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Títol: Estudio de la evolución de la topología de

Internet a partir de tablas BGP

Volum: 1/1

Alumne: David Domingo Alegre

Director: Josep Mª Barceló Ordinas

Departament: Arquitectura de Computadors

Data: 4 de Febrer del 2004

Querría agradecer la dirección de José Mª Barceló, la colaboración de mis compañeros Sergio Menéndez y

Xavier Domènech y el soporte de todas aquellas personas que me han ayudado y que sin ellas este

proyecto no habría podido realizarse.

David Domingo [email protected]

ÍNDICE

3

1. RESUMEN...................................................................... 7 2. OBJETIVOS.................................................................. 11

2.1. Planteamiento de los objetivos .............................. 13 2.2. Obtención de los objetivos ..................................... 15

3. INTRODUCCIÓN.......................................................... 17 3.1. Internet y su crecimiento ........................................ 19 3.2. Los Sistemas Autónomos ...................................... 19 3.3. Métodos de análisis de rutas ................................. 21 3.4. BGP ........................................................................ 23 3.5. Análisis de las tablas BGP ..................................... 24 3.6. Estudio temporal de los datos................................ 25 3.7. Extracción de conclusiones.................................... 25

4. BACKGROUND............................................................ 27 4.1. Arquitectura de Internet.......................................... 29

4.1.1. Introducción ......................................................... 29 4.1.2. El Modelo OSI...................................................... 30 4.1.3. TCP/IP ................................................................. 32 4.1.4. Encaminamiento IP ............................................. 37

4.2. Sistemas Autónomos ............................................. 41 4.2.1. Sistemas Autónomos........................................... 41 4.2.2. Encaminamiento de Sistemas Autónomos ......... 43

4.3. BGP (Border Gateway Protocol) ............................ 45 4.3.1. Tablas BGP.......................................................... 48 4.3.2. Internet Routing Registry (IRR) ........................... 51

4.4. Relaciones entre AS............................................... 52 4.5. Otros conceptos ..................................................... 53

4.5.1. ISP (Internet Service Provider)............................ 53 4.5.2. Backbone............................................................. 53 4.5.3. Puntos neutros..................................................... 54

4.6. Las zonas de Internet............................................. 55 4.7. Representación matemática y métricas................. 57

4.7.1. Grafo .................................................................... 57 4.7.2. Datos Básicos...................................................... 57 4.7.3. Coeficiente de clustering ..................................... 58

Estudio de la evolución de Internet a partir de tablas BGP

4

5. METODOLOGÍA ...........................................................59 5.1. Las tablas BGP .......................................................61 5.2. El grafo de AS .........................................................63

5.2.1. Matriz ................................................................... 64 5.2.2. Grado................................................................... 65 5.2.3. Tipos de relaciones entre AS .............................. 66 5.2.4. Coeficiente de clustering..................................... 69

5.3. Customers, Regional ISP y Core............................70 5.4. Repartición geográfica de los AS ...........................74

5.4.1. Base de datos de AS........................................... 75 5.4.2. Clasificación por IRR y países ............................ 76 5.4.3. TOP20 AS............................................................ 77

5.5. La evolución temporal .............................................78 5.5.1. Tiempo de cálculo ............................................... 78

6. ESTUDIO ......................................................................79 6.1. Evolución de las métricas básicas..........................81

6.1.1. Sistemas autónomos, enlaces y prefijos............. 81 6.1.2. Diámetro y grado ................................................. 85 6.1.3. Coeficiente de Clustering .................................... 88

6.2. Evolución del TOP20 AS ........................................90 6.3. Evolución de la repartición geográfica....................94

6.3.1. IRRs..................................................................... 94 6.3.2. Países .................................................................. 98 6.3.3. Comparación de países..................................... 103

6.4. Evolución de las zonas de Internet.......................106 6.4.1. Número de AS ................................................... 106 6.4.2. Número de enlaces ........................................... 108 6.4.3. Grado medio...................................................... 110 6.4.4. Relaciones entre AS.......................................... 112

6.5. Evolución del Core de Internet .............................113 6.5.1. Evolución del Coeficiente de Clustering ........... 114 6.5.2. Evolución de las relaciones entre AS ............... 115 6.5.3. TOP20 del Core................................................. 117

7. CONCLUSIONES .......................................................121 7.1. Conclusiones globales ..........................................123 7.2. Trabajos futuros ....................................................128

ÍNDICE

5

7.3. Alternativas........................................................... 128 8. COSTE Y PLANIFICACIÓN ....................................... 131

8.1. Planificación y Recursos Humanos ..................... 133 8.2. Coste de Hardware y Software ............................ 135 8.3. Coste General del proyecto ................................. 136 8.4. Ejecución de la planificación................................ 136

9. GLOSARIO................................................................. 139 10. REFERENCIAS .......................................................... 143 11. ANEXOS..................................................................... 147

11.1. Participantes en el proyecto RouteViews ............ 149 11.2. Números de AS sin datos..................................... 151 11.3. Evolución detallada del TOP20............................ 152 11.4. Contenido del CD ................................................. 162

12. ÍNDICE DE FIGURAS................................................. 163 13. ÍNDICE DE TABLAS................................................... 167 14. ÍNDICE DE GRÁFICAS .............................................. 171 15. ÍNDICE DE ALGORITMOS......................................... 175


6

Capítulo

RESUMEN

RESUMEN

9

El crecimiento de Internet es algo imparable desde su

creación. Las necesidades de ancho de banda, retardo, escalabilidad y calidad de servicio han ido aumentando sin parar y

no hay síntomas de que cese. Cada año aparecen nuevos

servicios que hacen uso de Internet y que permiten la apertura de

nuevos campos de negocio y posibilidades para los usuarios

finales. Esto requiere una gran demanda de recursos adicional a

la ya existente y que Internet debe absorber creciendo en

diversas direcciones.

Internet es una compleja red que se soporta sobre una

topología de interconexión de redes y computadoras en forma de

grafo, que no pertenece a ningún organismo ni existe un control

centralizado. Su evolución no esta definida, depende de una serie

de factores sociales, económicos y tecnológicos, que provocan

que el crecimiento de la demanda influya directamente en la

evolución de esta topología. No se trata de un proceso inmediato sino que a lo largo del tiempo se puede ver la evolución del

crecimiento debido a la suma de muchos pequeños cambios.

El análisis de este crecimiento de la topología permite, por una

parte, conocer de cerca el funcionamiento de interconexión de

Internet y detectar a tiempo los posibles problemas que cause

este crecimiento. Por otra parte, se obtiene una visión global del

estado de su topología y se puede recorrer la evolución pasada y

futura de su crecimiento.

Este proyecto hace una serie de estudios orientados a

comprender la evolución temporal de la topología de Internet en

los últimos cinco años. Concretamente, esta evolución se aplica al

nivel de interconectividad, repartición por zonas geográficas y

países, segmentación por tipos e identificación de los

proveedores más importantes de Internet a nivel de

interconectividad.

Las motivaciones personal que me han llevado a realizar este

trabajo pueden resumirse en dos aspectos. En primer lugar, el


10

interés que he desarrollado durante toda mi vida informática por el

mundo de las redes y comunicaciones y concretamente por Internet, por investigar su funcionamiento y su forma de llegar a

todas partes atravesando continentes. Tenía una gran curiosidad

por ver en datos reales la evolución de la interconexión a lo largo

de los últimos años y como se reparte geográficamente.

En segundo lugar, la forma de conseguir los resultados es muy

elegante y atractiva: a partir de una fuente de datos obtenida de manera local y sencilla y a través de proceso y cálculo

matemático, puedo extraer información de todo Internet a nivel

global. Con los datos de un único punto de Internet puedo inferir

toda la topología, construir un modelo y observar su evolución.

En el fondo, esta es una de las características básicas de

Internet y una de las razones de la revolución que ha causado en

nuestro mundo.

Capítulo

OBJETIVOS

OBJETIVOS

13

2.1. Planteamiento de los objetivos

El proyecto consiste en el estudio de la topología de Internet a

través de la información contenida en tablas BGP. Mediante el

proceso y análisis estadístico de los datos de una tabla de un solo

router se obtendrán resultados y conclusiones sobre el estado de

la conectividad y topología de toda Internet.

BGP (Border Gateway Protocol) es un protocolo de

encaminamiento de tipo externo entre routers de diferentes

Sistemas Autónomos (AS).

Un Sistema Autónomo es un grupo de redes IP con políticas de

encaminamiento independientes que realizan su propia gestión

del tráfico que fluye entre él y los restantes Sistemas Autónomos.

La agregación de Sistemas Autónomos conectados entre si es lo

que forma Internet.

Cada router de un AS conectado a otro AS mantiene una tabla

BGP que contiene la ruta para que un paquete de datos llegue

hasta una red cualquiera de Internet. En estas tablas se

encuentran para cada prefijo de red destino, el siguiente salto a

visitar y el camino de AS que debe atravesar para llegar a su

destino. Por tanto, los AS intercambian tráfico con sus AS vecinos

a través de estas rutas definidas con BGP de manera totalmente

dinámica.

La topología formada por esta interconexión entre AS tiene

forma de grafo, que varía dinámicamente con la creación de

nuevas rutas y con la eliminación de otras. Además, este grafo de

AS puede separarse en tres grupos: Customers, Regional ISP y Core. Los Customers son los AS que dan servicio a los usuarios

finales de Internet, los Regional ISP son AS que conectan los

Customers con el Core y el Core es el centro de Internet, es

donde los AS están más interconectados entre si y por donde

transita un mayor tráfico de datos de Internet.


14

Esta topología puede estudiarse desde muchos puntos de

vista, pero este proyecto se concentra solamente en su evolución temporal de los últimos cinco años (1999-2003). Para estudiar

como esta topología ha crecido y evolucionado a lo largo de este

tiempo, se analizaran una serie de métricas y datos que

caracterizan la interconexión en Internet y cada uno de los grupos

de AS (Customers, Regional ISP, Core).

El estudio se ha dividido en varias partes, según los aspectos que se analizan, aunque están relacionados entre si.

Concretamente, estos son los casos que abarca el proyecto:

• Estudio de la evolución de las métricas básicas de la topología

de Internet. Se trata de analizar la evolución de métricas como el número de AS, número de enlaces, tamaño del prefijo

medio, grado máximo, grado medio, coeficiente de clustering,

diámetro, etc. de toda Internet.

• Estudio de la evolución del TOP 20 AS de Internet. Se trata de

analizar la evolución de los 20 AS más interconectados e

identificar cada uno con el nombre de la empresa que lo

gestiona y su ubicación geográfica.

• Estudio de la evolución de los IRRs y países. Se trata de

analizar la evolución de la repartición de los AS y conexiones

entre los IRRs y entre los países más importantes que existen

en la topología de Internet.

• Estudio de la evolución de los Customers, Regional ISP y

Core. Se trata de separar Internet en estos tres grupos y

después analizar las medidas básicas para cada uno de los

grupos de forma separada. Comprobar si la evolución afecta a

todos igual o que diferencias encontramos.

• Estudio de la evolución del Core de Internet. Se trata de una

vez separados los tres grupos, estudiar con más profundidad

OBJETIVOS

15

la evolución del centro de Internet, creando clasificaciones de

los 20 AS más interconectados del Core por ejemplo.

2.2. Obtención de los objetivos

Para conseguir todos los datos necesarios para hacer los

estudios, se analizaran las tablas del protocolo BGP que se

encuentran en los routers. En estas tablas esta contenida una

gran información sobre la topología de Internet y para extraer los datos se programaran un conjunto de scripts en lenguaje Perl que

permiten el análisis automático e iterativo de cada tabla.

No obstante, para estudiar la evolución temporal de estos

resultados no es suficiente con analizar una tabla BGP de un

instante concreto, sino que se necesitan datos de varios instantes

a lo largo del tiempo. Para ello, en la Universidad de Oregon

(EEUU) existe un repositorio de tablas BGP de los últimos siete

años, tomadas cada dos horas. Gracias a esto, se puede analizar

el estado de la topología de Internet en cualquier momento de los

últimos siete años procesando la tabla BGP correspondiente de

este repositorio. Por tanto se construirán otro conjunto de scripts para analizar los mismos parámetros en varias tablas y extraer

datos de su evolución.

Por otra parte, existen bases de datos de los AS que contienen

la información administrativa y ubicación de cada uno. Su

consulta nos permitirá la identificación independiente de cada AS

y se podrán conseguir resultados por países o zonas geográficas.

Finalmente, todos estos resultados han de tratarse

estadísticamente y mediante su análisis inferir las conclusiones finales del estudio sobre la evolución temporal de la topología de

Internet.


16

Capítulo

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

19

"Internet actual es el resultado de un crecimiento rápido y distribuido sin una planificación controlada por una autoridad centralizada." - Danica Vukadinovic, Polly Huang, Thomas Erlebach

3.1. Internet y su crecimiento

Internet es la evolución de la interconexión progresiva de

multitud de redes de todo el mundo, que ha convergido en una

compleja red de millones de routers y máquinas que usan la

estandarización de los protocolos de la pila OSI (en su versión

práctica de TCP/IP) para comunicarse e intercambiarse

información.

La historia del estudio de Internet siempre ha tratado de modelar y reproducir esta estructura matemáticamente, pero su

naturaleza escapa a veces de los conceptos más lógicos, puesto

que el significado de distancia o de relación puede llegar a no

estar muy claro. Por otra parte, el número de máquinas, ancho de

banda requerido, retardo y nuevos servicios ofrecidos ha ido

siempre en aumento desde su creación, pero este crecimiento de

la red no ha sido controlado por ningún organismo ni

estandarización.

Por este motivo, el estudio de la evolución también cobra un

interés especial por descubrir como ha aumentado la

interconectividad entre las redes y como se ha escalado la

estructura del grafo para albergar a todos estos nuevos miembros

de Internet.

3.2. Los Sistemas Autónomos

Una de las formas de estudio de la topología de Internet es

abstraer esta compleja red de máquinas y routers a una red

formada por Sistemas Autónomos (de ahora en adelante, AS, de


20

Autonomous System). Un AS es un grupo de redes IP compuesto

por máquinas y routers bajo una administración común que tienen una política de encaminamiento común e independiente del resto

de AS. Un AS podría ser una gran empresa, un proveedor de

servicios de Internet (o ISP) o un centro de investigación, por

ejemplo.

Figura 1 Representación de un AS

Cada AS tiene un número de 16 bits único que le identifica y

que le ha sido asignado por un centro Registrador de Rutas de

Internet (o Internet Routing Registry, IRR).

Esta red de interconexión de AS es mucho más pequeña que

la red de máquinas y routers que forma Internet, pero conserva

muchos de los datos e indicadores útiles para estudiar su

evolución y crecimiento, puesto que las rutas en Internet se

construyen a partir de los AS. La red de AS tiene forma de grafo,

donde cada AS es un nodo y cada conexión entre dos AS forma

un enlace. Aunque un AS tenga muchos routers y conexiones

externas con otros routers de otros AS, si se usa esta abstracción

se tiene que todos los routers y máquinas de un ASi quedan

englobadas dentro del nodo del ASi y todas las conexiones entre

varios routers de un mismo ASi con otro ASj quedan englobadas

dentro del mismo enlace que conecta los dos AS.

La política de encaminamiento común para todos los routers de

un AS hace posible esta abstracción.

INTRODUCCIÓN

21

Las conexiones entre AS se establecen mediante contratos

entre los dos AS participantes y pueden ser de varios tipos (de proveedor a cliente, de cliente a proveedor, de cliente a cliente,

peering o siblings). Este tipo de conexiones identifica el sentido

de las rutas que comunican ambos AS y el rol que adoptará cada

uno en el intercambio de datos.

Figura 2 Interconexión entre 2 AS

3.3. Métodos de análisis de rutas

Para estudiar la evolución de la topología de Internet se usa

como datos básicos las rutas definidas entre AS. En ellas se

puede encontrar tanto los nodos (los propios AS) como los enlaces (conexiones entre un AS y el siguiente) de toda Internet.

La forma de obtener las rutas de un AS puede realizarse de

dos maneras:

En primer lugar, efectuando pruebas activas. Consiste en

lanzar traceroutes 1 desde un punto hacia muchos otros de toda

1 traceroute es una aplicación que retorna el camino (traza) en máquinas o

routers desde el lugar donde es ejecutado hasta el destino indicado. Ejemplo recortado de una salida de un traceroute:

> tracert www.yahoo.com 1 moche.fib.upc.es [147.83.58.16] 2 anella-upc.cesca.es [193.147.232.17] 3 GE1-0-0.EB-Barcelona0.red.rediris.es [130.206.202.1] ...


22

Internet y analizar los caminos generados para llegar a su

destino. Realizando un gran número de pruebas se obtiene un conjunto de caminos que cruzan Internet en aquel momento pero

esto no es útil para nuestro estudio por varios motivos:

• Los nodos de los caminos representan routers o máquinas, y para identificarlos con sus AS es necesario un proceso extra.

Este coste extra para conseguir los números de AS es un

lastre si se puede conseguir directamente los AS de otro

manera.

• Se necesitaría una lista muy extensa de destinos (en el caso

ideal serían todas las direcciones IP posibles) para que los

traceroutes pudieran dar con todos los mejores caminos de

Internet y llegar a todas las partes. Además, aún teniendo

estos destinos, mientras se ejecutaran todas las pruebas las

rutas cambiarían dinámicamente y nuestro modelo resultante

podría no ser coherente además de incompleto.

• Las pruebas activas retornarían datos del instante en el que

se ejecutan, pero no se pueden obtener datos del pasado

para estudiar la evolución. Empiezan a existir históricos de este tipo de datos pero todavía son muy recientes y no tienen

la suficiente antigüedad para ser datos útiles para este

estudio.

En segundo lugar, realizando procesos pasivos sobre las tablas

BGP. Las tablas BGP son volcados directos de los routers de su

tabla de encaminamiento BGP y en ellas se pueden encontrar

todas las rutas de AS desde un punto hasta cualquier red de destino de Internet. Además, al ser una imagen instantánea

extraída de un router, no se tiene el problema de incoherencia de

datos entre unas rutas y otras. Y por último, al ser una fuente de

15 www.google.com [216.239.41.99]

INTRODUCCIÓN

23

datos de mucho valor, existe un histórico de tablas BGP de los

últimos siete años disponible para su análisis y uso estadístico.

3.4. BGP

El protocolo de encaminamiento que se utiliza para la gestión

de las rutas entre AS es BGP (Border Gateway Protocol). BGP se

encarga de mantener, aprender y comunicar las rutas entre AS y

también de encaminar cada paquete de datos que circula a través del AS. El funcionamiento de BGP es complejo y muy amplio,

pero para este estudio solamente es necesario comprender como

estructura y almacena las rutas en las tablas BGP.

Una tabla BGP de un AS consiste en una lista con todos los

prefijos de red IP disponibles en Internet y para cada prefijo, una

secuencia de números de AS que indica la ruta que tiene que

seguir un paquete de datos para llegar a la red destino de dicho

prefijo. Además de la ruta de AS, también tiene la dirección IP del

próximo router o salto a visitar y una serie de parámetros más que

utiliza el protocolo BGP.

El formato de una tabla BGP es el siguiente:

Figura 3 Formato de las tablas BGP

BGP table version is 952470, local router ID is 198.32.162.100 Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? – incomplete Network Next Hop Metric LocPrf Weight Path *> 4.56.204.0/24 66.185.128.48 514 0 1668 10753 i * 194.12.178.0/23 192.121.154.25 0 1755 6754 * 204.71.102.0 204.42.253.253 0 267 701 5056 * 216.205.0.0/19 192.121.154.25 0 1755 701 i


24

3.5. Análisis de las tablas BGP

En una tabla BGP esta contenida una gran información sobre

la topología de Internet. Para extraer estos datos, se programan

un conjunto de scripts en lenguaje Perl que permiten el análisis

automático e iterativo de cada tabla. Este primer grupo de scripts generan un gran volumen de datos con la representación de la

topología de toda Internet en forma de grafo. Como la tabla contiene todo un enorme conjunto de caminos, se pueden fijar

todos los AS conocidos y después añadir todos los enlaces entre

ellos que indiquen los caminos.

Por tanto, de la tabla BGP se ha obtenido el grafo de AS de

Internet. De este grafo, se puede obtener directamente ciertas

métricas de su topología, como puede ser el grado de cada nodo

o AS, el coeficiente de clustering o la longitud media del camino.

Posteriormente, estos datos generados por el primer conjunto

de scripts se filtran y analizan por un segundo conjunto de scripts,

que son los que profundizan más para sacar métricas más

avanzadas, extraen la ubicación geográfica e IRR de cada AS

(utilizando una base de datos externa a la tabla) y separan

Internet en los tres grupos Customers, Regional ISP y Core. Una

vez aplicados todos estos scripts se obtiene un conjunto de datos

mucho más tratable y que se usará para obtener los resultados

referentes a una sola tabla BGP.

El siguiente esquema ilustra el proceso para una tabla:

Figura 4 Esquema del proceso de análisis de una tabla

tabla BGP

grafoAS

datos

métricasscripts scripts

INTRODUCCIÓN

25

3.6. Estudio temporal de los datos

Hasta aquí se han conseguido los resultados sobre una tabla

BGP de un instante puntual en el tiempo. Para que el proyecto

obtenga una dimensión temporal, se obtendrán las tablas BGP de

varios momentos en el pasado (concretamente, desde cinco años

atrás hasta hoy) que contienen la información de Internet en la

fecha en que se tomó la tabla.

El paso siguiente es programar scripts que apliquen todo el

análisis de una tabla a cada una de las tablas de los sucesivos

años. Una vez ejecutados estos scripts masivamente sobre

muchas tablas, se tendrán N paquetes de resultados para N

instantes del tiempo y solamente hará falta el último conjunto de

scripts que procesen estos paquetes de resultados para calcular

la evolución temporal de cada métrica o aspecto por separado y

obtengan los resultados definitivos de estos estudios.

Figura 5 Esquema de proceso de N tablas

3.7. Extracción de conclusiones

Con el proceso de tratamiento de datos concluido, se tiene un

conjunto de resultados sobre la evolución de las métricas y la

topología de Internet en los últimos años que necesitarán del

último estudio estadístico para extraer las conclusiones de este

proyecto.

tablas BGP

datos métricas

scripts

datos evolución


26

Estas conclusiones se basaran en los datos numéricos que

haya proporcionado los estudios, pero hay otra serie de factores que afectan a la evolución de Internet y su topología y que no

aparecen en las tablas BGP. Estos factores son bastante variados

y afectan en mayor o menor medida al crecimiento de la red. Un

ejemplo de ellos es el factor económico: el precio de obtener un

número AS y de contratar relaciones de peering o provisión de

tráfico con otras compañías es variable, y esto puede influir en la

manera que Internet crece en una zona más que en otra.

Estos factores no se han tenido en cuenta en este estudio,

porque pertenecen más al campo de la investigación comercial y

sociológica que no al análisis matemático de los datos en el que

esta basado.

Capítulo

BACKGROUND

BACKGROUND

29

4.1. Arquitectura de Internet

4.1.1. Introducción

Internet es la interconexión de redes que permite intercambiar

información a aplicaciones que se ejecutan en máquinas distintas.

En este contexto, nos uno se encuentra que en cada máquina

puede haber varias aplicaciones ejecutándose simultáneamente y

que necesitan de comunicarse con aplicaciones que se

encuentran en otras máquinas de forma similar a la que lo harían con aplicaciones que se encuentren en su misma máquina.

Además, las máquinas pueden estar conectadas a redes locales

distintas y de tecnologías diferentes.

Figura 6 Arquitectura de interconexión de redes

Estas características nos llevan la necesidad de unos

dispositivos físicos específicos y de un software de comunicación

que implemente protocolos de comunicación, estructurado en


30

niveles que se dividan el trabajo necesario para satisfacer las

necesidades del sistema planteado.

Los requisitos fundamentales de la interconexión de redes son

tres:

• la comunicación entre redes heterogéneas,

• el encaminamiento y entrega de los datos entre procesos

en redes distintas y

• la no exigencia de cambios en la arquitectura de las redes

que se conectan, acomodándose las diferencias a los

sistemas anteriores.

La arquitectura de protocolos que se propone para resolver

estos requisitos se desglosa en un modelo por niveles para

reducir la complejidad. El problema global se subdivide en diversas áreas con problemas aislados y a cada uno de ellos se le

asocia un nivel. El modelo de referencia es el Modelo OSI de

siete niveles pero en la práctica la arquitectura de Internet sólo se

implementa en cuatro.

4.1.2. El Modelo OSI

En 1977, la Organización Internacional de Estándares (OSI),

integrada por industrias representativas del medio, creó un subcomité para desarrollar estándares de comunicación de datos

que promovieran la accesibilidad universal y una interoperabilidad

entre productos de diferentes fabricantes. El resultado de estos

esfuerzos es el Modelo de Referencia de Interconexión de

Sistemas Abiertos (Modelo OSI).

El Modelo OSI plantea solucionar los requisitos de la

interconexión de redes en 7 niveles, que son los siguientes:

Nivel físico: Define el medio de comunicación utilizado para la

transferencia de información mediante la definición de conexiones

físicas entre computadoras. Describe el aspecto mecánico,

eléctrico y funcional de la interfaz física.

BACKGROUND

31

Nivel enlace: Proporciona facilidades de transmisión de datos entre dos estaciones de red. Establece la comunicación lógica y

el método de acceso que la máquina debe seguir para transmitir y

recibir mensajes.

Nivel red (o interred): Define el encaminamiento y envío de

paquetes entre redes. Es su responsabilidad establecer,

mantener y terminar las conexiones y conmutar, encaminar y controlar la congestión de paquetes de información en una

subred.

Nivel transporte: Actúa de puente entre los tres niveles

inferiores de comunicación y los tres superiores de proceso y

garantiza una entrega confiable de la información.

Nivel sesión: Establece el inicio y final de la sesión y su posible recuperación. Provee los servicios utilizados para la organización

y sincronización del diálogo entre usuarios y el manejo e

intercambio de datos.

Nivel presentación: Traduce el formato y asigna una sintaxis a

los datos para su transmisión en la red. Determina la forma de

presentación de los datos sin preocuparse de su significado o

semántica.

Nivel aplicación: Proporciona servicios al usuario del Modelo

OSI: comunicación entre dos procesos de aplicación, aspectos

para aplicaciones específicos de redes, etc.


32

El esquema de la pila de protocolos para dos máquinas finales

separadas por dos nodos intermedios sería el siguiente:

Figura 7 Estructura de capas del Modelo OSI

4.1.3. TCP/IP

El Modelo OSI es una estratificación funcional por niveles para

tareas de comunicación pero no especifica un estándar de

comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos

estándares y protocolos cumplen con las estratificaciones del

Modelo OSI.

La arquitectura TCP/IP sobre la que se soporta Internet es uno de ellos, pero a diferencia del Modelo OSI, solamente tiene cuatro

niveles conceptuales, que son enlace, red, transporte y

aplicación. La correspondencia con el Modelo OSI sería la

siguiente:

BACKGROUND

33

Figura 8 Correspondencia entre el Modelo OSI y TCP/IP

Esta pila de protocolos es la que hace funcionar Internet y

dentro de ella, entre otros protocolos están el protocolo IP que se

encarga del encaminamiento y direccionamiento en el nivel de

interred y el protocolo TCP que se encarga del control de errores

y flujo en el nivel de transporte.

4.1.3.1. IP (Internet Protocol)

El protocolo IP proporciona un sistema de distribución no fiable

y especifica que la unidad básica de transferencia de datos es el

datagrama. Los datagramas pueden ser retrasados, perdidos,

duplicados, enviados en una secuencia incorrecta porque IP no

tiene control de errores, esto será solucionado en el nivel

inmediatamente superior. También pueden ser fragmentados

intencionadamente para permitir que un nodo con un buffer limitado pueda coger todo el datagrama, es responsabilidad del

protocolo IP reensamblar los fragmentos del datagrama en el

orden correcto en el destino.

Otra de sus características es que cuando los datagramas

viajan de unos equipos a otros, es posible que atraviesen

diferentes tipos de redes. El tamaño máximo de estos paquetes

puede variar de una red a otra, dependiendo del medio físico que se emplee para la transmisión. A este tamaño máximo se le

denomina MTU (Maximum Transmission Unit), y ninguna red

puede transmitir un paquete de tamaño mayor a esta MTU.


34

4.1.3.2. Direccionamiento IP

Para poder identificar una máquina dentro de una red se utiliza

lo que se llama direccionamiento IP. Cada máquina con el

protocolo IP tiene un número de 32 bits único en toda la red, en

este caso, es único para toda Internet. Esta dirección IP consta de

dos partes: el identificador de red y el identificador de host o

máquina. El identificador de red distingue una red y debe ser

asignado por el Network Information Center (InterNIC) si la red

forma parte de Internet. Un ISP puede comprar bloques de direcciones de red a InterNIC y puede asignarlos como crea

necesario. El identificador de host distingue a un host en una red

y es asignado por el administrador de red.

Para facilitar la escritura y memorización, estos números de 32

bits se suelen expresar con 4 números decimales, entre 0 y 255,

separados por un punto. Por ejemplo:

Valor binario: 1010110 00010000 01111101 11001100 Valor decimal: 172.16.121.204

Figura 9 Estructura de una dirección IP

Las redes IP pueden dividirse en redes más pequeñas

llamadas subredes (o subnets). El subnetting aporta ciertos

beneficios al administrador de la red, entre ellos mayor

BACKGROUND

35

flexibilidad, uso más eficiente de las direcciones de red y la

capacidad de contener tráfico broadcast. Las subredes están bajo control administrativo local. De este

modo el mundo exterior a una organización la ve como una sola

red y no tiene conocimiento detallado de la estructura interna de

dicha organización

Una misma dirección de red puede partirse en varias subredes,

por ejemplo 172.16.1.0, 172.16.2.0, 172.16.3.0 y 172.16.4.0 son

subredes dentro de la misma red 171.16.0.0. (Todos los ceros en la porción del host de una dirección especifican la red entera)

Una dirección de subred se crea quitando bits del campo de

host y asignándolos al campo de subred. El número de bits

agregados es variable y se especifican mediante la mascara de

subred. Esta máscara puede expresarse en binario del mismo

modo que la dirección IP o bien en decimal adjunta a la dirección

(por ejemplo, 234.122.7.34/24). Dicha máscara nos indica cuantos bits de la dirección indican la red a la que pertenece.

Las direcciones IP hacen que el envió de datos entre

ordenadores se haga de forma eficaz, de un modo similar al que

se utilizan los números de teléfono.

4.1.3.3. Notación CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

CIDR especifica un rango de direcciones IP combinando una dirección y su máscara asociada. Con la aparición de CIDR, se

deja atrás el concepto de clase (A, B, C, D y E) introducido

inicialmente en el estándar IP. CIDR usa el siguiente formato:

XXX.XXX.XXX.XXX/n

donde n es el la posición del último bit con valor 1 de la

máscara.

Por ejemplo: 192.168.12.0/24, se refiere una mascara de 11111111.11111111.11111111.00000000, o como suele

expresarse, 255.255.255.0


36

Además, especifica que el último octeto se refiere al

identificador de host.

4.1.3.4. TCP (Transfer Control Protocol)

El protocolo TCP proporciona un servicio de comunicación que

forma un circuito, es decir, que el flujo de datos entre el origen y el

destino parece que sea continuo. Este circuito virtual se le llama

conexión. El principal propósito de TCP es proporcionar una conexión lógica fiable entre dos procesos remotos.

Sus características principales son:

• Transferencia de datos a través de un canal: Desde el punto

de vista del nivel de aplicación, TCP transmite un flujo

continuo de bytes a través de Internet. TCP es el que se

encarga internamente de trocear los datos en bloques para

transmitirlos a través de IP y de reensamblar los recibidos.

• Fiabilidad: TCP asigna un número de secuencia a cada byte

transmitido, y espera un reconocimiento afirmativo (ACK) del

TCP receptor. Si el ACK no se recibe dentro de un intervalo

de timeout, los datos se retransmiten. Como los datos se

transmiten en bloques (segmentos de TCP), a la máquina de

destino sólo se le envía el número de secuencia del byte de cada segmento. El TCP receptor utiliza los números de

secuencia para organizar los segmentos cuando llegan fuera

de orden, así como para eliminar segmentos duplicados.

• Control de flujo: El TCP receptor, al enviar un ACK al emisor,

indica también el número de bytes que puede recibir aún, sin

que se produzca sobrecarga y desbordamiento de sus buffers internos. Este valor se envía en el ACK en la forma del

número de secuencia más elevado que se puede recibir sin

problemas. Este mecanismo se conoce también como

mecanismo de ventana.

BACKGROUND

37

• Multiplexación: Consiste en poder mantener varias

conexiones TCP entre dos máquinas. Se consigue usando

puertos que son dispositivos lógicos que identifican a las

aplicaciones.

En resumen, TCP coordina múltiples aplicaciones que se encuentren interactuando con la red simultáneamente de tal

manera que los datos que envíe una aplicación sean recibidos

correctamente por la aplicación remota. La forma de asegurarlo

es añadiendo identificadores de cada una de las aplicaciones.

Realiza además una verificación por suma, para asegurar que la

información no sufrió alteraciones durante su transmisión.

4.1.4. Encaminamiento IP

El encaminamiento es el encargado de hacer llegar los

paquetes de información a destinos que no se encuentren en la

misma red.

Físicamente dos redes sólo pueden estar conectadas mediante

una máquina, pero la conexión puede no ser óptima, ya que no se

puede garantizar que la máquina que une las dos redes coopere

en la comunicación de otras máquinas. Para tener una conexión estable se necesitan máquinas dedicadas a transferir

continuamente paquetes de una red a la otra. Este tipo de

máquinas se llaman routers.


38

Un esquema de dos redes diferentes que se interconectan a

través de un routers intermedios:

4.1.4.1. Routers

Un router es un conmutador de paquetes que opera a nivel de

red del Modelo OSI. Sus principales características son:

• Permite interconectar tanto redes de área local (LAN) como

redes de área extensa (WAN).

• Proporcionan un control del tráfico y funciones de filtrado a

nivel de red, es decir, trabajan con direcciones de nivel de red,

como por ejemplo, con direcciones IP.

• Son capaces de encaminar dinámicamente, es decir, son

capaces de seleccionar el camino que debe seguir un paquete

en el momento en que les llega, teniendo en cuenta factores

como líneas más rápidas, líneas más baratas, líneas menos

saturadas, etc.

• A diferencia de los switches y bridges, que sólo leen la dirección MAC 2, los routers analizan la información contenida

2 Las direcciones MAC son las direcciones del nivel enlace,

identificativas del dispositivo de red de cada máquina. Son útiles para el direccionamiento en ausencia de protocolos de nivel red.

Figura 10 Interconexión de redes y encaminamiento IP

a través de un router

BACKGROUND

39

en un paquete de red leyendo la dirección de red. Los routers leen cada paquete y lo envían a través del camino más eficiente posible al destino apropiado, según una serie de

reglas recogidas en sus tablas de encaminamiento.

El router es entonces la conexión vital entre una red y el resto

de las redes.

4.1.4.2. Tablas de encaminamiento

El encaminamiento se realiza mediante las tablas de

encaminamiento. Estas tablas son una estructura con los posibles

destinos y la manera de llegar hasta ellos. Cada vez que se tiene

que encaminar un datagrama IP, cada router consulta su propia

tabla para saber cual es el mejor camino para hacer llegarlo al

destino correcto.

Una tabla es imposible que contenga toda la información de

todos los posibles destinos y los caminos para llegar, pero con las

subredes y el CIDR, las tablas solo han de tener los prefijos de

red, en lugar de todas las direcciones IP.

Un ejemplo de tabla de encaminamiento IP:

Destino Router Máscara Flags MTU Interfaz 149.76.1.0 149.76.1.2 255.255.255.0 U 1500 eth1 149.76.2.0 149.76.1.3 255.255.255.0 U 1500 eth1 0.0.0.0 149.76.1.1 0.0.0.0 U 1500 eth0

Figura 11 Tabla de encaminamiento IP

4.1.4.3. Rutas estáticas y rutas dinámicas

Las rutas de estas tablas pueden ser:

• Rutas estáticas: creadas por los administradores de red

manualmente y no se verán nunca modificadas.

• Rutas dinámicas: generadas y modificadas dinámicamente a

través de la comunicación automática entre routers, que se


40

intercambian información sobre sus rutas a través del

protocolo ICMP y sus mensajes de actualización. Si, por ejemplo, un enlace se cae o un camino esta saturado, se

envían mensajes para que las tablas sean consistentes y

estén actualizadas en todo momento.

4.1.4.4. Ruta por defecto (Default Gateway)

Como se ha dicho, no es posible que una tabla contenga todas las direcciones de redes de Internet, así que en la tabla de

encaminamiento solo aparecen las direcciones de las redes que

estén directamente conectadas a la red en la se encuentra el

paquete a través de un router. Todo el resto de direcciones

quedan englobadas en el llamado ruta por defecto (o Default Gateway), que indicará una salida para todos los paquetes que no

se dirijan a máquinas de la red o a redes que se encuentren directamente conectadas a esa red. Es la ruta por defecto cuando

no se encuentra la red destino en la tabla de encaminamiento.

4.1.4.5. Algoritmo de encaminamiento

A partir de una dirección IP y de la tabla de encaminamiento,

un router puede determinar si:

• Los datos se entregarán de manera directa, porque la

máquina de destino se encuentra en la misma red que el

router. • Los datos se enviarán a través de una pasarela (otro router) a

la red donde se encuentra la máquina destino.

• Los datos se enviarán a la pasarela de la ruta por defecto, que

determinará el siguiente paso en el encaminamiento de los

datos.

BACKGROUND

41

4.2. Sistemas Autónomos

Al principio, Internet eran unas pocas redes interconectadas

por routers y compartían la información de encaminamiento. Cada

tabla contenía información de todas las redes IP conectadas, en

realidad era como tener una única red. Pero debido al crecimiento

de las redes, el aumento de su tamaño y de la frecuencia de

intercambios de información llegó a ser inmanejable.

Por este motivo se cambió el modelo para el encaminamiento

global considerando Internet dividida en varios Sistemas

Autónomos (AS): conjuntos de redes y routers bajo la misma

administración.

Hasta aquel momento se había mirado el encaminamiento

desde el punto de vista de la arquitectura pero a partir de

entonces se debía mirar desde el punto de vista de la

administración.

4.2.1. Sistemas Autónomos

Un Sistema Autónomo o Autonomous System (de ahora en

adelante, AS) es un grupo de redes de direcciones IP que son

gestionadas por uno o más operadores de red que poseen una

clara y sola política de encaminamiento. Esta definición hace referencia a la característica fundamental de un AS: realiza su

propia gestión del tráfico que fluye entre él y los restantes AS que

forman Internet.


42

Figura 12 Protocolos de encaminamiento exteriores e interiores

A su vez cada AS es como una Internet en pequeño, ya que

normalmente tiene nodos físicamente separados; por ejemplo el

AS de arsys.es tiene nodos en Logroño, Madrid y Londres. Un AS

está formado por otras redes más pequeñas, las cuales pueden

ser también conjuntos de redes y así sucesivamente hasta llegar al nivel mínimo que es la red local o el equipo individual de un

usuario.

Por tanto un AS es una red componente de Internet en el

máximo nivel jerárquico. Internet es simplemente el resultado de

la agregación de AS conectados entre sí.

Las redes dentro de un AS se comunican entre si información de encaminamiento de aplicación específica en ese AS usando un

protocolo interior (Interior Gateway Protocol, IGP). Un sistema

autónomo comparte información de encaminamiento con otros AS

usando un protocolo exterior (Exterior Gateway Protocol, EGP).

BGP (Border Gateway Protocol) es el protocolo estándar para

encaminamiento exterior.

Cada AS tiene un número asociado el cual es usado como un

identificador en el intercambio de información del encaminamiento

externo. Este número es de 16 bits con lo que se puede llegar a

los 65536 AS. Sin embargo, no todos están asignados y algunos

de los asignados no están operativos. En la actualidad existen

unos 16.000 AS registrados.

BACKGROUND

43

4.2.2. Encaminamiento de Sistemas Autónomos

4.2.2.1. Protocolos interiores (IGP)

A diferencia del encaminamiento exterior, donde se utiliza el

BGP de forma estándar, en el encaminamiento interior hay un

gran número de protocolos diferentes debido a la variedad de

tipologías y tecnologías que pueden formar un AS. Aunque

raramente dentro de un AS se utiliza más de uno para sus

comunicaciones internas.

Los más conocidos son el Routing Information Protocol (RIP)

basado en el principio "vector de distancias" y el Open Shortest Path First Protocol (OSPF) basado en "estado de enlaces".

4.2.2.2. Protocolos exteriores (EGP)

Se pueden clasificar los protocolos de encaminamiento

exteriores según el modo que el protocolo representa la topología

de la red y los prefijos IP que son alcanzables desde dicha red.

Estas dos categorías son los protocolos de vector de distancias

(Distance Vector, DV) y los protocolos de estado de enlaces (Link State, LS).

El funcionamiento de cada uno (sin entrar en detalles ni

ejemplos porque no son relevantes para este proyecto) es el

siguiente:

• Vector de distancias (DV): Esta clase es probablemente la

más fácil de entender. Un protocolo DV que funcione sobre un

nodo empieza inicializando una tabla con información acerca

de los prefijos a los que esta directamente conectado. El coste

asociado a esos enlaces es cero. El coste para el resto de prefijos alcanzables se calcula sumando la métrica del enlace

al coste que anuncia el router vecino por el que se llega ese

prefijo.


44

La ventaja de los protocolos DV reside en que son fácilmente

comprensibles y sencillos de implementar. Las desventajas son que contienen elementos que afectan negativamente a la

escalabilidad y no pueden manejar ciertas situaciones en caso

de fallo. La principal razón es que los mensajes que se pasan

los routers unos a otros son básicamente tablas de

encaminamiento. Esta información expira al cabo de cierto

tiempo y por tanto es necesario retransmitir de nuevo a

intervalos concretos. Como las redes de hoy en día pueden contener varios cientos de miles de prefijos, el factor de

escalabilidad limita el uso de los protocolos DV.

• Estado de enlace (LS): Esta clase de protocolos trabaja de

manera muy distinta a como lo hacen los protocolos DV. El modo en el que la información se comunica es a través de

LSPs (Link State Packets). Estos paquetes contienen

información del router que los genera y de los routers y redes

a los que esta conectado, incluyendo el coste para llegar a

ellos. Un router genera un LSP por si mismo y se lo envía al

resto de sus vecinos. Esto se repite cada vez que el router se

enciende, cada vez que hay un cambio topológico (por ejemplo, la caída de un enlace), o periódicamente para

refrescar antiguos LSP en la red.

Hay un algoritmo que se encarga de asegurar que cada LSP

de cada router es entregado al resto de routers en la red. Una

vez que un router haya recibido todo el conjunto de LSP de la

red, puede construir un mapa topológico de la red y después

hacer cálculos para decidir cual es el camino más corto para llegar a cualquier destino.

Una distinción importante entre los protocolos DV y LS es que

los nodos que utilizan protocolos LS tienen información completa

acerca de la topología de la red y de todos los caminos posibles.

La implicación más importante de esta característica es que son

protocolos que soportan mayor escalabilidad. Primero porque los

mensajes que se envían son mas reducidos y segundo porque

BACKGROUND

45

cuando hay un cambio en la topología de la red, la información

que debe enviarse es proporcional al cambio que se ha producido. En los protocolos DV, si hay un cambio topológico, la

cantidad de información que circula es función del número de

prefijos que hay en la red (que suele ser muchísimo mayor).

4.3. BGP (Border Gateway Protocol)

BGP es un protocolo que utiliza algoritmos del tipo DV dentro de la clase de los EGPs. Usa TCP como protocolo de transporte y

por ello siempre involucra dos nodos. En un momento dado

pueden coexistir varias sesiones BGP dentro de una red, y un

router puede tomar parte en varias de ellas, pero lo importante es

que en una sesión concreta solo tiene lugar entre dos routers.

Estos, antes de iniciar una sesión BGP establecen una conexión

TCP y a partir de aquí, empiezan a intercambiar mensajes BGP.

Cuando un router anuncia un prefijo a uno de sus vecinos, se

considera válida esta información hasta que el mismo router explícitamente anuncia que la información ya ha caducado o

hasta que la sesión BGP se pierde. En otras palabras, BGP no

requiere que la información de encaminamiento se refresque

periódicamente.

Otra característica de BGP es que al anunciar un prefijo a

cualquier vecino, se pueden asociar ciertos atributos a ese prefijo

tales como:

• Siguiente salto (hop) que deben hacer los paquetes a ese destino.

• Varias métricas especificando el grado de preferencia para

esa ruta.

• El camino de AS que ha traspasado el anuncio de ruta.

• La manera como el prefijo ha entrado en la tabla de

encaminamiento en el AS fuente.


46

BGP se encarga de mover paquetes de una red a otra pero en

algunos casos debe preocuparse de otras cuestiones que no tienen por que estar relacionadas con el objetivo de mover los

paquetes de la forma más eficiente posible. Es posible que se

deban considerar algunas restricciones relacionadas con

cuestiones comerciales o políticas, por ejemplo:

• “una empresa no hace de red de tránsito para los mensajes

de la competencia”

• “nuestros mensajes no deben pasar por países enemigos”

La esencia de BGP es el intercambio de información de

encaminamiento entre dispositivos de encaminamiento. La

información de encaminamiento actualizada se va propagando a

través de un conjunto de redes.

BGP involucra tres procedimientos funcionales, que son:

• Adquisición de vecino

Se dice que dos dispositivos de encaminamiento son vecinos

si están conectados a la misma subred y se han puesto de

acuerdo en que ambos quieren intercambiar regularmente

información de encaminamiento. Para llevar a cabo la adquisición de vecino, un dispositivo de encaminamiento envía a otro un

mensaje OPEN. Si el dispositivo destino acepta la solicitud,

devuelve un mensaje KEEPALIVE (la vecindad se mantiene viva)

como respuesta.

• Detección de vecino alcanzable

Una vez establecida la relación de vecino, para mantener la

relación se realiza la detección de vecino alcanzable enviándose

periódicamente mensajes KEEPALIVE.

BACKGROUND

47

• Detección de red alcanzable

Para la detección de red alcanzable es necesario que cada

dispositivo de encaminamiento tenga una base de datos con

todas las redes que puede alcanzar y la mejor ruta para

alcanzarla. Cuando se realiza un cambio en la base de datos es

necesario enviar un mensaje UPDATE por difusión a todos los dispositivos de encaminamiento que implementan BGP para que

puedan acumular y mantener la información necesaria.

Todos los mensajes BGP tienen una cabecera de 19 bytes que

consta de tres campos:

• Marcador: sirve de autenticación, es decir, para que el

receptor pueda verificar la identidad del emisor.

• Longitud: indica el tamaño del mensaje en bytes.

• Tipo: OPEN, UPDATE, NOTIFICATION y KEEPALIVE.

Además de la cabecera alguno de estos mensajes puede tener

unos campos adicionales.

• El mensaje OPEN incluye la dirección IP del dispositivo de

encaminamiento que envía el mensaje, un identificador de la

red a la que pertenece y un temporizador como propuesta del tiempo que puede pasar sin recibir un KEEPALIVE o un

UPDATE. Para indicar que acepta la solicitud envía un

KEEPALIVE pudiendo poner en el temporizador un valor menor.

• El mensaje KEEPALIVE consta solamente de la cabecera.

• El mensaje UPDATE facilita dos tipos de información que

incluso pueden enviarse en el mismo mensaje: la de una ruta

particular a través del conjunto de redes y una lista de rutas

previamente anunciadas por este dispositivo para que sean

anuladas.

• El mensaje NOTIFICATION se envía cuando se detecta una

condición de error: error en la cabecera del mensaje, error en

el mensaje OPEN, error en el mensaje UPDATE, tiempo de

mantenimiento expirado, error en la máquina de estados


48

finitos y cese para cerrar una conexión con otro dispositivo en

ausencia de cualquier error.

La manera más simplista en que BGP puede escoger el mejor

camino para un prefijo dado es escogiendo el camino mas corto

de AS. Sin embargo, BGP permite un rango mucho más amplio

de políticas de encaminamiento, tales como dar preferencia a una

ruta según algún acuerdo comercial previo.

Al recibir un UPDATE, un router puede escoger si usa ese

camino o no según sus políticas de importación, y si finalmente se

escoge ese camino, si lo propaga hacia sus vecinos o no según

sus políticas de exportación. Estas políticas se configuran en el

mismo router.

En la práctica, las políticas BGP reflejan las relaciones

comerciales entre AS vecinos y por ello se convierten en un elemento indispensable para el desarrollo de este estudio.

4.3.1. Tablas BGP

El resultado final de las sesiones BGP es una tabla que reside

en cada uno de los nodos y que nos proporciona información

acerca de rutas, prefijos e interconexión entre AS. Esta tabla se

llama tabla BGP y tiene el siguiente aspecto:

Network Next Hop Metric LocPrf Weight Path *> 1.0.0.0 64.50.230.1 0 4181 65333 i *> 2.0.0.0 64.50.230.1 0 4181 65333 i * 3.0.0.0 216.140.2.59 979 0 6395 7018 80 i * 64.200.199.4 0 7911 7018 80 i * 134.222.85.45 0 0 209 7018 80 i * 196.7.106.245 0 2905 701 7018 80 i * 216.218.252.145 0 6939 7911 7018 80 i * 207.46.32.32 0 8075 7018 80 i * 213.200.87.254 909 0 3257 1239 7018 80 i * 129.250.0.11 6 0 2914 7018 80 i * 129.250.0.85 11 0 2914 7018 80 i * 216.140.8.59 3 0 6395 7018 80 i * 217.75.96.60 0 8434 1239 718 80 i *> 208.186.154.35 0 0 5650 7018 80 i

BACKGROUND

49

* 193.0.0.56 0 3333 3356 7018 80 i * 208.186.154.36 0 0 5650 7018 80 i * 209.123.12.51 0 8001 7911 7018 80 i * 216.191.65.126 0 15290 7018 80 i * 194.85.4.249 0 3343 2603 239 80 i * 193.251.128.22 0 5511 7018 80 i * 203.194.0.12 0 9942 3356 7018 80 i * 195.219.96.239 0 8297 6453 7018 80 i * 203.62.252.26 0 1221 4637 7018 80 i * 204.42.253.253 0 0 267 2914 7018 80 i * 195.66.224.82 23302 0 4513 7018 7018 80 i

Los campos de la tabla tienen es siguiente significado:

• Network: Prefijos alcanzables (marcadas con “>” las que son

óptimas).

• Next Hop: Router a través del cual se llega a ese prefijo.

• Metric, LocPrf, Weight: Métricas de preferencias de BGP

• Path: Camino de AS que se deben cruzar para llegar a la

dirección indicada en Network

Sea O(u) el conjunto de prefijos que se origina desde un AS.

Se considera una sesión BGP Evu ∈),( entre dos AS, u y v. v

recibe un conjunto de actualizaciones de rutas R de u. Sea import(u,v) [R] la actualización de v tras aplicar las políticas de

importación.

Después de esto, el AS guarda todas las actualizaciones

importadas en su tabla BGP. EL AS entonces, sigue un proceso

de selección que escoge la mejor ruta para cada prefijo. Sea

B(u,d) la mejor ruta escogida por u para el prefijo d. B(u,d) es

seleccionado escogiendo la ruta con mayor LocPrf, y en caso de empate seleccionando la ruta con el camino de AS más pequeño.

En caso de empate existen otras reglas que pueden aplicarse.

Cada AS envía sólo su mejor ruta para un prefijo a sus

vecinos. Las políticas de exportación permiten a un AS determinar

si deben o no enviar su mejor ruta a un vecino. El AS u aplica sus

políticas de exportación export(v,u) a su conjunto de mejores


50

rutas, R, antes de enviarlas a un AS vecino v. Finalmente se

obtiene export(v,u)[R] que es lo que se transmite de u a v mediante una sesión BGP.

De este modo, cada router mantiene su tabla BGP donde

aparecen un conjunto de rutas candidatas para ese router. Nos

referiremos a una ruta candidata como una entrada de la tabla,

que incluye un prefijo de destino, next-hop, med, LocPrf y el

camino de AS para esa ruta. Para simplificar, se describen las entradas de la tabla para un prefijo d fijado. La entrada de la tabla

para del AS u para el prefijo d es una ruta con un camino vacío de

AS, notado como e(u,d), si u origina el prefijo d. Sino, las entradas

de u para d dependen de la mejor ruta de su AS vecino v, B(v,d) ,

así como las políticas de importación de u hacia v, y de las

políticas de exportación de v hacia u.

Un ejemplo de redes y AS interconectados por BGP:

Figura 13 Redes y AS interconectados por BGP

Un AS puede especificar diversos conjuntos de políticas,

incluyendo preferencias en la selección de rutas y filtrado. Sin

embargo, las políticas de encaminamiento suelen estar

restringidas a acuerdos comerciales negociados entre pares

BACKGROUND

51

administrativos. Hay un enorme potencial de conflicto y

contradicción entre todas estas políticas, puesto que suelen configurarse manualmente en cada router por los operadores de

un dominio administrativo. Para minimizar este potencial, se creo

el Internet Routing Registries (IRR). El objetivo del IRR es hacer

de repositorio de políticas de encaminamiento y realizar análisis

de la consistencia de la información registrada. De todos modos,

no todos los ISPs aceptan mostrar todas sus políticas y por ello el

IRR no es una base de datos completa.

4.3.2. Internet Routing Registry (IRR)

Los IRRs son repositorios de políticas de encaminamiento.

Surgen de la necesidad de conocer cual es la política de

encaminamiento entre diversos AS, las topologías que hay entre

ellos, cuales son las posibles rutas, o que componentes tiene la

red (e.g. routers). Toda esta información se encuentra distribuida

en varias bases de datos, agrupadas por zonas geográficas. Uniendo la información de todas ellas, se pueden obtener datos

de cualquier AS registrado. Cuando un objeto se registra en el

IRR puede ser consultado usando el servicio Whois 3.

En cuanto a las ventajas de mantener un registro actualizado

con esta información, se pueden resumir en estos tres puntos:

• Proporciona una visión global de la topología de Internet.

• Facilita el trabajo a la hora de reconfigurar políticas de

encaminamiento.

• Da soporte a la hora de detectar inconsistencias.

3 Whois es un servicio de los IRRs para consultar la información de sus

registros en base a parámetros como el identificador de red o el número de AS

Tabla 1 IRRs de Internet

APNIC Asia Pacífico

ARIN Norte América, parte del caribe y África meridional

LACNIC América Latina y el resto del caribe

RIPE Europa,Medio Oriente, Asia central y Afica septentrional


52

4.4. Relaciones entre AS

Los AS que forman Internet pueden relacionarse de diversas

maneras desde el punto de vista administrativo y funcional. Estas

relaciones son entre parejas de AS y se desprenden del análisis

del grafo que forman la interconexión de los AS.

• Provider to Customers (P2C) o Customers to Providers (C2P).

Este tipo de relación, tal como su nombre indica, representa la

relación que se da entre dos AS cuando uno de ellos provee

al otro y para lo cual recibe una compensación económica.

• Peering (PEER). La relación peer-to-peer (p2p) se da entre

dos AS que intercambian información de sus rutas y de sus

clientes pero no comparten información acerca de sus

proveedores ni de sus peerings.

• Sibling (SIB). Se dice que entre dos AS se da la relación de

Sibling cuando hay intercambio total de información entre

ambos (rutas, clientes, proveedores, etc.).

Un esquema de AS y redes interconectadas por BGP y con

diferentes tipos de relaciones entre ellas:

Figura 14 Tipos de relaciones entre AS

BACKGROUND

53

4.5. Otros conceptos

4.5.1. ISP (Internet Service Provider)

Un Internet Service Provider (ISP) es una compañía que ofrece

acceso a Internet a otras compañías o a particulares. Un ISP se

conecta a otras redes e ISPs, actuando como un router para el

tráfico entre los ordenadores clientes y cualquier otra máquina

conectada a Internet. Muchos ISPs se conectan a los

proveedores de telecomunicaciones de un país.

Un ISP combina todas las peticiones de sus clientes y las

envía a las líneas backbone de su operador de

telecomunicaciones. Los grandes ISPs suelen contratar líneas

privadas de banda ancha dependiendo en menor grado de los

proveedores de telecomunicaciones. De este modo los clientes

de dicho ISP no tienen que compartir la conexión con otros

clientes de terceros ISPs que también usen ese proveedor de telecomunicaciones.

La mayoría de ISPs, además del servicio de conexión a

Internet, ofrecen también correo electrónico, hosting para páginas

web y otros servicios adicionales.

4.5.2. Backbone

Un backbone, traducido posiblemente como "espina dorsal", es el canal principal por donde viajan los datos de los nodos

principales de una red. Permite conectar varias redes a una

misma línea de alta velocidad y fiabilidad. Un backbone de

Internet sigue la misma idea que un backbone en una red. Existen

varias líneas en Internet que llevan la mayoría del tráfico de la red.

Los grandes ISPs, las agencias de gobierno, las universidades y

otras corporaciones suelen estar conectadas directamente a estas líneas. Esto les ofrece una conexión con mayor rendimiento

y velocidad para acceder a los recursos de la red.


54

De este modo, se divide la red en subredes que se comunican a través de un canal más rápido y, por su tecnología, también más

caro. Así se maximiza la eficiencia sin tener que cambiar toda la

infraestructura de la red.

Ejemplo del backbone de la red académica catalana:

Figura 15 Backbone de la red académica catalana

4.5.3. Puntos neutros

Los puntos neutros son asociaciones donde los operadores y

proveedores de Internet se reúnen para conectar directamente

sus redes e intercambiar tráfico de Internet.

A los acuerdos de intercambio de tráfico entre proveedores de

Internet se les denomina peering. Los principales beneficiados de

los acuerdos de peering son los clientes de ambas empresas, ya

que el tráfico que se dirija de la una a la otra lo hará a gran velocidad y sin pasar por intermediarios. Aunque normalmente se

BACKGROUND

55

exigen unas características concretas para poder hacerse

miembro de un punto neutro.

Unos ejemplos de puntos neutros son:

- CatNIX, punto neutro de Catalunya localizado en el CESCA y

que reúne a los proveedores más importantes que operan en

Catalunya y a las universidades y redes públicas de la Generalitat

de Catalunya.

- Espanix, punto neutro español localizado en el Centro de

Datos de Banesto en Madrid y donde se reúnen operadores y

proveedores de Internet para intercambiar su tráfico nacional,

mejorando de esa forma la calidad de servicio ofrecida a sus

clientes.

- Linx (London Internet Exchange), punto neutro más importante de Europa situado en Londres y distribuido entre

varios centros de datos unidos entre si mediante anillos

redundantes de fibra óptica. En el Linx coinciden operadores y

proveedores de Internet de todo el mundo que intercambian

continuamente más de 20 Gbps. En el Linx están publicadas

aproximadamente el 48% de todas las rutas que existen en

Internet.

4.6. Las zonas de Internet

Una interesante forma de dividir los AS de Internet en zonas es

analizando su rol dentro de toda la red. De esta forma pueden

separarse tres grupos:

- Customers. Son los AS clientes que están conectados

únicamente a un sólo AS. Son el origen y el destino del tráfico y

por consiguiente no proporcionan tránsito de datos. En este grupo

estarían la mayoría de proveedores de servicios de Internet y


56

empresas con usuarios finales. Es el mayor grupo de todos y en

él se encuentran un 70% de todos los AS.

- Regional ISP. Una vez se eliminan todos los AS del grupo

Customers y sus relaciones, nos queda una red que ya no llega a

usuarios finales pero que todavía tiene dos niveles de

interconexión. El externo son los Regional ISP, que son

proveedores de servicios de Internet importantes que dan servicio

de interconexión a los Customers. Este grupo lo forman un 25% de los AS.

- Core. Finalmente, si se eliminan también los Regional ISP con sus relaciones, nos queda una red de AS muy interconectada

entre ellos y compacta, que forma el backbone real de Internet y

que a través de él circulan la mayoría de conexiones hechas en

todo el mundo. En este grupo el número de AS es muy reducido y

sólo representa el 5% del total.

Un dibujo básico de esta separación por zonas sería la

siguiente. En ella se repartirían los AS en la proporción

aproximada que se ha dicho.

Figura 16 Representación de las zonas de Internet

BACKGROUND

57

4.7. Representación matemática y métricas

Nota: En toda la memoria y concretamente en esta sección, no se está usando un lenguaje formal ni matemático, sino que se están diciendo las cosas más “de palabra”. La finalidad de este estudio no es la especificación exacta y matemática de la topología sino de un estudio más aproximado y cercano al significado de las redes, por este motivo me he permitido el no usar un lenguaje tan formal.

4.7.1. Grafo

La estructura de interconexión de Internet se modelar

matemáticamente como un grafo G = (V, E), donde V es el

conjunto de los vértices o nodos y E es el conjunto de las aristas o

enlaces. Los nodos corresponden a los AS y los enlaces

corresponden a las relaciones de encaminamiento que tienen dos AS.

El grafo puede ser dirigido si nos interesa conocer el tipo de

relaciones que se establecen entre dos AS o no dirigido si

simplemente se quiere saber si existe conectividad entre ellos o

no.

4.7.2. Datos Básicos

• Número de AS: Es el número total de AS que están en el

grafo

• Número de enlaces: Numero total de arcos que unen los

nodos del grafo

• Densidad: Nos indica el grado de conectividad que hay en

grafo. Densidad = número enlaces / número enlaces posibles,

donde número enlaces posibles es N(N-1), siendo N el

número de nodos


58

• Grado: Es el número de enlaces que tiene un nodo o AS. Si

es un grafo dirigido se separan el grado en grado de salida o

grado de entrada dependiendo del sentido de los enlaces.

• Diámetro: es el cálculo de la distancia mayor que se recorre

para llegar desde un ASi a un ASj.

4.7.3. Coeficiente de clustering

El coeficiente de clustering Ci de un nodo i es la relación entre

el número de enlaces en el subgrafo generado por los vecinos de

i dividido por el máximo número posible de enlaces que podría

tener.

Esta magnitud cuantifica la tendencia que dos nodos

conectados a un mismo nodo estén también conectados entre

ellos.

Una vez calculados los coeficientes de clustering de todos los

nodos del grafo, se puede obtener el coeficiente de clustering del

grafo calculando la media aritmética de todos los coeficientes.

2)1)()((

_#−

=igradoigrado

GlinksC ii

Donde Gi es el subgrafo resultante de eliminar el nodo i.

N

CGC GVi

i∑∈= )()(

Siendo N, el número de vértices del grafo con grado mayor de 2.

Capítulo

METODOLOGÍA

METODOLOGÍA

61

La mayoría de procesos del proyecto se realizan a través de scripts programados para tratar con tablas BGP y datos relacionados. Estos scripts no han sido programados completamente por mí, algunos se han tomado de estudios anteriores, otros han sido modificados y ampliados, y otros han sido programados completamente para este proyecto.

De todos los que he usado, querría nombrar los

realizados por mis compañeros Xavi Domènech para la extracción de algunas métricas básicas, y por Sergio Menéndez para la construcción de la base de datos de Sistemas Autónomos.

5.1. Las tablas BGP

El primer paso consiste en conseguir las tablas BGP que son

la fuente de datos básicas para el estudio. Las tablas BGP se

encuentran en todos los routers que implementan el protocolo

BGP y que se comunican con otros routers internos o externos al

AS para intercambiar rutas. El problema reside en escoger el AS

de donde obtener las tablas para que los datos no sean muy

parciales y sesgados.

Cualquier AS de la red tiene una visión no completa de

Internet, puesto que no conoce todos los caminos AS que existen.

Esto se debe a tres motivos fundamentales:

• Por las políticas de encaminamiento, hay AS que no anuncian

o transmiten ciertas rutas. Estos caminos quedan ocultos para

los AS conectados a él.

• Los AS hacen agregación de rutas. Cuando un ASi esta

conectado únicamente a un ASj, las rutas que anuncia ASj

contienen las direcciones de ASi y no aparece su número.

ASj incorpora las redes de ASi como si fueran suyas. De esta

forma hay AS que no aparecen en las tablas.


62

• Los AS solamente se intercambian las mejores rutas para

llegar a un destino, pero hay muchos otros caminos peores

que no se envían y son enlaces que se pierden.

En base a esto, para tener una visión completa de Internet se

debería coger una tabla BGP de cada uno de los routers de todos los AS de Internet. Como esta opción no es viable, una solución

aproximada es coger tablas BGP de los AS más interconectados,

porque se podrá inferir un grafo más aproximado de la topología

de red.

En la universidad de Oregon (EEUU) existe el proyecto Route Views, que es una herramienta para obtener información en

tiempo real sobre el sistema global de encaminamiento de Internet. Entre otras investigaciones, en este proyecto han creado

un sistema de routers que mantiene relaciones con una larga lista

de los más importantes proveedores de todo el mundo (la lista

completa puede encontrarse en el Anexo 9.3 Participantes del proyecto RouteViews) y que cada uno de ellos les envía su tabla

BGP. Estos routers se encargan de fusionarlas y de ofrecerlas

libremente para la investigación.

La extracción de estas tablas de los routers se realiza

conectando por telnet 4 a uno de los routers y ejecutando el

comando (solamente para routers de la marca Cisco): > sh ip bgp

que devuelve el volcado de toda la tabla por el terminal, pero

Route Views lo pone más sencillo, ya que tiene habilitado un

4 Telnet es uno de los servicios más antiguos de Internet y se utiliza para

conectar (login) con un equipo remoto a través de la red, de forma que el

ordenador cliente se comporta como un terminal conectada con la máquina remota.

METODOLOGÍA

63

repositorio público con las tablas BGP de este router en ficheros

separados para descargarse a través de FTP5.

El repositorio va actualizándose publicando la tabla BGP cada

dos horas y así se tienen todas las tablas desde el año 1997, un

completísimo histórico que sin él sería imposible haber realizado

este proyecto.

Para este estudio únicamente nos hemos centrado en los

últimos cinco años, desde Marzo del 1999 hasta Diciembre del

2003, porque es un período suficientemente largo para poder

evaluar los datos del crecimiento, ya que el BGP en el año 1999

era un protocolo totalmente extendido y el sistema de registro de

AS y relaciones estaba totalmente estabilizado.

La frecuencia con que se han tomado las tablas ha sido de tres

meses, concretamente se han tomado las tablas de las 00:00 horas del día 1 de los meses de Marzo, Junio, Septiembre y

Diciembre del período desde 1999 hasta 2003, que hacen un total

de veinte tablas.

Para conseguir un análisis más detallado o más fino se pueden

tomar muchas más tablas, pero dado que el procesado de cada

tabla comporta un tiempo de cálculo considerable, veinte tablas

se ha considerado suficiente para el nivel de detalle del estudio y

del tiempo de proceso planificado.

5.2. El grafo de AS

El segundo paso consiste en el proceso de una sola tabla para

extraer el modelo de Internet en grafo de AS, el número de AS, el número de enlaces y resto de métricas básicas.

5 FTP (File Transfer Protocolo) es un protocolo de transmisión de ficheros

usado bastamente desde los inicios de Internet.


64

El primer objetivo es conseguir transformar la lista de caminos

entre AS de toda Internet en el grafo de AS representado por su matriz de adyacencias, ya que el tamaño del grafo es enorme y

no se puede tratar directamente con él.

Para ello lo primero que se hace es filtrar la tabla BGP original

y dejar únicamente la columna de los caminos entre AS.

5.2.1. Matriz

Sobre este fichero resultante ya se puede aplicar el algoritmo para construir la matriz de adyacencias, que escrito en pseudo-

código es el siguiente:

Este algoritmo recorre todos los caminos y para cada enlace

entre AS escribe una línea en el fichero de salida sus dos números. Al finalizar se tiene un fichero con todos los enlaces del

grafo, que en la matriz representarían todas las celdas con valor

1, significando que hay enlace entre el ASi y el ASj.

No obstante, este grafo contiene enlaces falsos entre un AS y

si mismo que en las tablas BGP aparecen cuando en un camino se repite el mismo AS varias veces consecutivamente. Este

fenómeno se denomina caminos hinchados y es introducido por

algunos routers para modificar el comportamiento del

encaminamiento y engañar a BGP haciendo creer que el camino

es más largo de lo que es realmente. Para eliminarlos se aplica el

siguiente algoritmo:

Algoritmo 1 Construcción de la matriz de adyacencias del grafo de AS

para cada línea (camino de AS) de la tabla hacer para cada enlace del camino de AS hacer escribir ASi y ASj en el fichero de salida

fpara fpara Coste: O(n*k) donde n es el número de caminos y k es la longitud máxima de los caminos.

METODOLOGÍA

65

Ahora ya se tiene en el fichero de salida la matriz de adyacencias completa del grafo de AS de Internet. De este fichero

se puede extraer trivialmente el número de enlaces (contando el

número de líneas del fichero) y el número de AS (recorriendo

todos los enlaces y contando todos los números diferentes) de

Internet.

5.2.2. Grado

Se vuelve a tomar la tabla original que contenía los caminos

para calcular el grado de cada AS. Aquí hay que tener en cuenta

que cada enlace cuenta para dos AS, uno como grado de salida y

otro como grado de entrada, aunque ahora no se distinga este

hecho puesto que el grafo es no dirigido. El algoritmo que calcula

los grados de cada AS es el siguiente:

Algoritmo 3 Cálculo del grado de una tabla BGP

Algoritmo 2 Eliminar los caminos hinchados de la tabla BGP

# eliminar los caminos hinchados para cada línea (enlace del grafo) del fichero de salida hacer

si ASi y ASj son iguales entonces eliminar el enlace del fichero de salida;

fpara Coste: O(n) donde n es el número de enlaces

para cada línea (camino de AS) de la tabla hacer para cada ASi del camino de AS hacer vecinos[ASi] = vecinos[ASi] unión {ASi+1}; vecinos[ASi+1] = vecinos[ASi+1] unión {ASi}; fpara fpara para cada AS x

Grado[x] = | vecinos[x]; fpara Coste: O(n*k) donde n es el número de caminos y k la longitud máxima de los caminos.


66

Primero se guardan el conjunto de AS vecinos de cada AS a

través de los caminos y finalmente se cuentan el número de elementos de dicho conjunto para saber el grado. Conocer el

grado máximo y el grado medio de todos los AS es una tarea

trivial de recorrido de todos los grados.

Para la extracción de los diámetros medio y máximo de los

caminos de AS, número de prefijos y su longitud media se aplican

el mismo tipo de algoritmos sencillos de recorridos de la tabla que para la extracción de la matriz del grafo o el cálculo del grado.

5.2.3. Tipos de relaciones entre AS

El siguiente objetivo es identificar el tipo de cada enlace del

grafo de AS. Para averiguarlo se usa una heurística creada por

Lixin Gao en el artículo On inferring autonomous system relationships in the Internet [9] que se basa en tres principios:

• La existencia de un top-provider en cada camino de AS que

define el sentido del tránsito en cada uno de los enlaces del

camino de AS.

• La clasificación de relaciones en P2C, C2P y SIB depende de

si entre dos AS hay tránsito unidireccional o bidireccional.

• La clasificación de relaciones en PEER depende de si existe

tráfico entre ellos y de un coeficiente de parecido de sus

grados.

En base a estos principios se ha construido un algoritmo en

tres pasos para calcular el tipo de relación de cada uno de los

enlaces. El algoritmo utiliza como entrada la tabla de caminos de

AS y la matriz de adyacencias del grafo. Como salida se obtiene

un listado de cada enlace del grafo que tipo de relación tiene.

Paso 1. Identificar si hay tránsito entre cada par de AS. Se

recorren todos los caminos de la tabla y se encuentra el AS con el

mayor grado de todos consultando la tabla de grados de AS

generada anteriormente. Este AS es el top-provider del camino y

METODOLOGÍA

67

los enlaces que haya anteriores a él y después de él indicaran

que hay tránsito entre los dos AS que comunican. Los enlaces hacia o desde el top-provider no son considerados. Este tránsito

unidireccional entre dos AS se marcará para luego clasificar cada

relación de que tipo es.

Paso 2. Clasificar los enlaces entre P2C, C2P y SIB. Se puede

inferir que los enlaces entre AS anteriores al top-provider del

camino de AS son relaciones de tipo C2P (o Sibling). Esto

significa que en un enlace (ASi, ASj) antes del top-provider ASj

proporciona tráfico a ASi. Análogamente, los enlaces que hay

después del top-provider son relaciones de tipo P2C (o Sibling), puesto que siempre se sigue el sentido del recorrido que tendría

un paquete enviado a través de este camino AS. Finalmente, si

existe tránsito en ambas direcciones entre dos AS, la relación es

Sibling.

Por tanto se vuelve a recorrer la tabla identificando cada

enlace de que tipo es según este principio.

Algoritmo 4 Paso 1 de inferencia de las relaciones entre AS

para cada línea (camino de ASi..n) de la tabla hacer encontrar el j del AS con mayor grado; para cada i=1...j-1 tránsito[ASi, ASi+1]=1; fpara para cada i=j..n-1 tránsito[ASi+1, ASi]=1; fpara fpara Coste: O(n*2*k) donde n es el número de caminos y k es la longitud máxima de los caminos.


68

Paso 3. Clasificar que enlaces son PEER. La clasificación en

relaciones de peering tiene dos requisitos pero que no son

condición necesaria:

• El primero es que ninguno de los dos AS proporcione tránsito

al otro. Para detectar esto es necesario recorrer los caminos

de AS y todos los enlaces entre dos AS (que alguno de ellos

no sean el top-provider) ya no pueden ser relaciones de

peering porque cualquier enlace ya es una relación de

tránsito.

• El segundo es que la diferencia entre grados de los dos AS no

sea superior a una constante R. La constante R indica el

máximo número de veces que puede diferir el grado de dos

AS que son peerings. El proceso de elección de esta constante R es complejo y queda fuera del alcance del

estudio. Puede encontrarse en el artículo de Lixin Gao.

El algoritmo que comprueba estos dos requisitos e identifica

las relaciones PEER es el siguiente:

Algoritmo 5 Paso 2 de inferencia de las relaciones entre AS

para cada línea (camino de ASi..n) de la tabla hacer para cada i=1..n-1

si transito[ASi, ASi+1] = 1 y transito[ASi+1, ASi] = 1 entonces enlace[ASi, ASi+1] = SIB;

sino si transito[ASi, ASi+1] = 1 entonces enlace[ASi, ASi+1] = C2P;

sino si transito[ASi+1, ASi] = 1 entonces enlace[ASi, ASi+1] = P2C;

fpara fpara Coste: O(n*k) donde n es el número de caminos y k es la longitud máxima de los caminos.

METODOLOGÍA

69

Algoritmo 6 Cálculo de las relaciones PEER

para cada línea (camino de ASi..n) de la tabla hacer encuentra el ASj tal que grado[ASj] = max grado[ASi]; para cada i=1..j-2

no-peering[ui, ui+1]=1; fpara para cada i=j+1..n-1

no-peering[ui+1, ui]=1; fpara si enlace[ASj-1, ASj] ≠ SIB y enlace[ASj, ASj+1] ≠ SIB entonces

si grado[ASj-1] > grado[ASj+1] entonces no-peering[ASj, ASj+1] = 1;

sino no-peering[ASj-1, ASj] = 1; fpara para cada línea (camino de ASi..n) de la tabla hacer

para cada j=1..n-1 hacer si no-peering[ASj, ASj+1] ≠ 1 y no-peering[ASj+1, ASj] ≠ 1 y grado[ASj]/grado[ASj+1] < R y grado[ASj]/grado[ASj+1] < 1/R entonces

enlace[ASj, ASj+1] = PEER; fpara

fpara Coste: O(n*2*k) + O(n*k) donde n es el número de caminos y k es la longitud máxima de los caminos.

Esta heurística ha sido demostrada como válida dado que en

una prueba realizada coincidieron más del 95% de las relaciones con los datos reales que tenían en el proveedor AT&T.

5.2.4. Coeficiente de clustering

El último objetivo de este paso de la metodología es calcular el

coeficiente de clustering de todo el grafo de AS de Internet. Para

ello se usa este algoritmo que trabaja con el listado de AS y con la


70

para toda pareja grado g y ASi hacer para todo ASj que tiene enlace con ASi hacer añadir ASj al conjunto utemp; fpara para todo ASk que tiene enlace con ASj

(una vez eliminado ASi) hacer si ASk pertenece al conjunto utemp

entonces links = links + 1; fpara links = links / 2; links totales = g*(g-1)/2; Coef[ASi] = links / links totales; fpara CoefClust = Suma de todos los Coef[ASi] / número de AS; Coste: O(n*(2*m)) donde n es el número de grados diferentes y m es la matriz.

matriz de adyacencias del grafo y nos devuelve el coeficiente de

clustering del grafo.

Una vez acabado este paso, ya se tienen los scripts para tratar

una tabla y obtener los datos básicos del grafo de AS como son el

número de links, número de AS, el grado de cada AS, la relación

entre cada par de AS y el coeficiente de clustering total de cada

tabla, además de la matriz de adyacencias del grafo que nos

servirá como base para los siguientes pasos del estudio.

5.3. Customers, Regional ISP y Core

El tercer paso de la metodología consiste en separar el grafo

de AS en los tres subconjuntos Customers, Regional ISP y Core.

Para realizar esta separación se utiliza una heurística

desarrollada por L. Subramanian, S. Agarwal, J. Rexford, R. H. Katz [X]. Esta heurística esta basada en el grafo dirigido de AS,

que dice que los AS Customers tienen grado de salida 0, dado

Algoritmo 7 Cálculo del coeficiente de clustering

METODOLOGÍA

71

que al ser únicamente consumidores de servicios de tránsito, no

pueden tener enlaces que salgan de él y den servicio a otros AS, porque sino dejarían de ser Customers.

Una vez se eliminan todos los AS Customers del grafo, nos

quedan los Regional ISP y los AS que pertenecen al Core. Para

separar estos dos grupos se vuelve a ejecutar la misma acción,

los Regional ISP son los AS que tienen grado de salida 0 y que se

dedican a consumir tránsito de los AS del Core (que después servirán a los Customers que se han eliminado antes) y el resto

de AS que nos queden serán los que forman el Core de Internet.

Figura 17 Representación de las zonas de Internet

Esta heurística se ha implementado en un algoritmo en tres pasos.

Paso 1. Calcular los grados de salida de cada AS.

Anteriormente se ha calculado el grado de los AS sin tener en

cuenta el sentido de sus enlaces (tomando el grafo como no

dirigido), ahora se deberá separar cuales de los enlaces son de

salida y cuales son de entrada (tomando el grafo como dirigido).


72

Se puede hacer de dos maneras: la primera sería recorrer de nuevo todos los caminos de AS e identificar cada enlace si es de

entrada o salida, pero hay una segunda forma más eficiente. Se

trata de aprovechar que se tienen catalogados todas las

relaciones entre AS según si sean de P2C, C2P, SIB o PEER,

para poner un enlace de salida o entrada dependiendo del tipo de

relación entre los AS que lo forman. El algoritmo es el siguiente,

utiliza el fichero de tipos de relaciones entre AS como entrada y genera dos ficheros de salida, uno con los enlaces de entrada y

otro con los enlaces de salida.

Algoritmo 8 Calcular los grados de salida del grafo

para cada relación entre AS (ASi, ASj) hacer si relación es SIB entonces escribir enlace de salida ASi -> ASj; escribir enlace de entrada ASi -> ASj; escribir enlace de salida ASj -> ASi; escribir enlace de entrada ASj -> ASi; sino si relación es C2P entonces escribir enlace de salida ASj -> ASi; escribir enlace de entrada ASi -> ASj; sino si relación es P2C entonces escribir enlace de salida ASi -> ASj; escribir enlace de entrada ASj -> ASi; sino si relación es PEER entonces escribir enlace de salida ASi -> ASj; escribir enlace de entrada ASi -> ASj; escribir enlace de salida ASj -> ASi; escribir enlace de entrada ASj -> ASi;fpara Coste: O(m) donde m es el número de enlaces.

METODOLOGÍA

73

Paso 2. Separar los Customers.

Una vez se tienen los enlaces de salida de cada AS, se hace

un recorrido calculando el grado de salida de cada AS. Con este

dato ya se puede separar los AS que pertenecen a los Customers

del resto del grafo. Se usa el siguiente algoritmo que tiene como

entrada la matriz de adyacencias del grafo y el fichero con los

grados de salida de cada AS, y como salida genera dos

conjuntos, uno para los Clientes y otro para los Regional ISP y

Core:

Estos conjuntos están representados en forma de matriz de

adyacencias del grafo que forma cada grupo pero además de los

enlaces entre AS del mismo grupo, existen los enlaces que

interconectan un AS con los AS de otros grupos, ya que esa

información no puede perderse. Sino se hiciera esto, el conjunto

de Customers serían únicamente nodos sin enlaces, ya que los

enlaces de todos los AS de este grupo son de entrada y

provienen del grupo de Regional ISP, dado que ningún Customer

puede ser proveedor y tener un enlace de salida por definición.

Paso 3. Separar los Regional ISP.

Para separar este segundo grupo se tiene que realizar

exactamente el mismo proceso que para los Customers. Primero

se tiene que recalcular los grados de salida de los AS con la

Algoritmo 9 Separación de los Customers

para cada AS ASi hacer si grado de salida de ASi = 0 entonces Customers = Customers unión ASi; sino

RegionalISPyCore = RegionalISPyCore unión ASi; fpara Coste: O(n) donde n es el número de nodos de toda Internet


74

nueva matriz de adyacencias de los Regional ISP + Core, dado

que todos aquellos enlaces que servían a Customers ahora no existen. El algoritmo es exactamente igual al anterior, utilizando

como entrada la matriz de adyacencias del RegionalISPyCore y

los nuevos grados de salida y obteniendo las matrices de los

grafos de los grupos Regional ISP y Core (por separado ahora),

pero con los enlaces hacia los otros grupos también incluidos.

Al finalizar esta separación, las posibilidades de análisis de

cada grupo por separado son las mismas que para una tabla completa de todo Internet. Por tanto se pueden hacer los estudios

sobre el grado, número de AS, número de enlaces, diámetro,

coeficiente de clustering, TOP20, etc. igual que se haría con los

grafos completos de Internet.

5.4. Repartición geográfica de los AS

El cuarto paso de la metodología se basa en utilizar el listado

de AS y la información sobre su grado que se han conseguido en

pasos anteriores para analizar la repartición geográfica de

Internet e identificar los AS más importantes.

Algoritmo 10 Separación de los Regional ISP del Core

para cada ASi hacer si grado de salida de ASi = 0 entonces RegionalISP = RegionalISP unión ASi; sino

Core = Core unión ASi; fpara Coste: O(n) donde n es el número de nodos del subgrafo sin los Customers

METODOLOGÍA

75

5.4.1. Base de datos de AS

El primer objetivo consiste en construir una base de datos de

los AS con la siguiente información: - Número de AS

- IRR en el cual esta registrado

- Nombre administrativo del AS

- País de procedencia del AS

- Fecha de registro

Esta información se puede encontrar en las bases de datos

públicas de los IRRs, que se pueden consultar vía la herramienta Whois o accediendo a unos ficheros con volcados de la base de

datos vía FTP. Después de un procesado de estos ficheros (que

no se explicará aquí porque escapa del tema del proyecto) se

confecciona un fichero final que contiene la base de datos de los

AS que se usará para los estudios.

Este fichero tiene un formato CSV 6 con los campos que se

han indicado anteriormente:

6 CSV significa Comma Separated Value y es una estructura de ficheros

estandarizada para representar tablas, donde se escribe en cada línea una fila y sus celdas separadas por comas (o puntos y comas en este caso)

Algoritmo 11 Cálculo del número de AS y grado acumulado de un país

para cada ASi de la lista de AS-grado hacer CTx = consultar en la base de datos el país del ASi; Grado[CTx] = Grado[CTx] + Grado[ASi]; NumAS[CTx] = NumAS[CTx] + 1; fpara Coste: O(n*m) donde n es el número de nodos de la lista y m es el número de AS en la base de datos.


76

Número AS; Nombre del AS; País; Fecha de alta 586;ARIN;Hickam Air Force Base;US;07/02/1990 587;ARIN;Andrews Air Force Base;US;07/02/1990 588;ARIN;FRANKFRT-GW1-AS;DE; 589;ARIN;University of North Texas;US;12/02/1990 590;RIPE;EASInet Operations Center;DE; 591;ARIN;NST;CA;28/02/1990 592;ARIN;U.S. Naval Academy;US;01/03/1990 593;RIPE;Easinet Air Base;CH;

Como apoyo se han creado unos scripts que recorren este

fichero y devuelven la información sobre un único AS que le se

indica como parámetro. Esta base de datos y este script nos

servirán para cruzar los datos de los estudios de la topología con

la información de procedencia geográfica de cada AS.

5.4.2. Clasificación por IRR y países

El siguiente objetivo es obtener métricas acumuladas por cada

IRR. Concretamente se quiere contar el número de AS de cada IRR y la suma de todos sus grados. Para ello se usa este

algoritmo que tiene como entrada el listado de AS con su grado

que se había obtenido en pasos anteriores y la base de datos de

AS donde indica el IRR en el que esta registrado. El algoritmo nos

devolverá un listado de todos los IRR con el número de AS y su

grado acumulado.

Exactamente del mismo modo, se puede obtener esta clasificación pero por países. El algoritmo sería:

METODOLOGÍA

77

para cada ASi de la lista de AS hacer IRRx = consultar en la base de datos el IRR del ASi; Grado[IRRx] = Grado[IRRx] + Grado[ASi]; NumAS[IRRx] = NumAS[IRRx] + 1; fpara Coste: O(n*m) donde n es el número de AS de la lista y m el número de AS en la base de datos.

5.4.3. TOP20 AS

Otra posibilidad que nos ofrece tener identificados los AS es

poder hacer la clasificación de los AS más importantes de

Internet. Se considera que la importancia de un AS se mide por su

grado, y de esta manera se obtienen los 20 AS más importantes

de Internet ordenando todos los AS por su grado y luego

consultando en la base de datos su nombre, país e IRR. El algoritmo trivial sería este:

Este algoritmo sirve para extraer los datos del grafo de AS de

Internet pero también de los grafos de cada uno de los grupos

Customers, Regional ISP y Core, dado que la fuente de datos es

la misma.

Algoritmo 13 Cálculo del TOP 20 AS

Algoritmo 12 Cálculo del número de AS y grado acumulado de los IRRs

ordenar listado de AS-grado por su grado de mayor a menor; para los 20 primeros ASi de la lista de AS-grado hacer consultar nombre, país e IRR del ASi en la base de datos; fpara Coste: O(ordenar) + O(20*m) donde m es el número de AS en la base de datos. El coste de ordenar podemos suponer que es O(n log n) donde n es el número de AS.


78

5.5. La evolución temporal

El último paso de la metodología consiste en extender todos

estos procesos a las 20 tablas BGP que se han tomado de los

últimos 5 años. Dado que el proceso de una sola tabla por las

dimensiones del grafo ya tarda varias horas en ejecutarse

completamente, para procesar las 20 tablas secuencialmente se

han de programar unos nuevos scripts. Estos scripts obtienen las tablas BGP automáticamente del servidor de Route Views, las

preprocesan, ejecutan todos los scripts para los estudios para

cada una de ellas y finalmente procesan los resultados de todas

las tablas para analizarlos colectivamente.

5.5.1. Tiempo de cálculo

El tiempo estimado de cálculo de todos los scripts (los de

generación del grafo y la matriz, el cálculo del coeficiente de

clustering, la identificación del tipo de relaciones, la separación

entre Customers, Regional ISP y Core y los que clasifican por

países e IRRs) para las 20 tablas asciende a aproximadamente 6

días de cálculo continuo en la máquina en la que se han

ejecutado que es un HP RX4610 con 4 procesadores Itanium a

800Mhz, 2MB de memoria cache y 16384MB de memoria RAM

principal.

Aunque depende de la carga de la máquina, aproximadamente

una tabla tarda en media unas 7 horas en ejecutar todos sus

procesos, ya que depende del tamaño de la tabla en número de

AS y de enlaces (el tamaño y densidad del grafo), las más

antiguas del 1999 tardan 1 o 2 horas y las más nuevas del 2003,

entre 12 y 16 horas. Los procesos que más tardan son el cálculo

del coeficiente de clustering y la separación en grupo Customers, Regional ISP y Core del grafo, por su alto coste del algoritmo

aplicado a un volumen de datos enorme.

Capítulo

ESTUDIO

ESTUDIO

81

Una vez se ha aplicado la metodología a los datos básicos y se

ha ejecutado repetidamente todos los scripts sobre las tablas BGP, se han generado un gran volumen de resultados que hay

que interpretar.

Los resultados se han dividido en los cuatro estudios básicos

que se realizan en este proyecto, aunque algunos de ellos están

relacionados y se han usado scripts comunes.

Para todos los resultados se usará el formato XXXX-YY para

las fechas, donde XXXX indica el año y YY el mes.

6.1. Evolución de las métricas básicas

Las métricas básicas de la topología son los parámetros más

básicos de un grafo como, por ejemplo, el número de nodos,

número de enlaces, diámetro y grado de los nodos. Estos

parámetros en el grafo de AS de Internet se corresponden al

número de AS, las relaciones entre ellos y la forma como

interactúan.

Los resultados de estas métricas nos darán un enfoque inicial

de la evolución del tamaño y de la topología global de Internet.

6.1.1. Sistemas autónomos, enlaces y prefijos

En primer lugar, se calcula el número de AS, enlaces y prefijos

de las tablas BGP. Aunque el número de prefijos no pertenezca al

grafo, también es importante tenerlo en cuenta.

Se muestra a continuación una tabla con cada uno de los

parámetros y los valores conseguidos en cada una de las tablas

del estudio temporal.


82

Año Número de AS Número de Enlaces Número de prefijos 1999-03 4764 8916 21454 1999-06 5193 9931 24882 1999-09 5672 10869 25607 1999-12 6315 12218 27825 2000-03 6969 14167 32015 2000-06 7726 15409 36410 2000-09 8561 17336 42586 2000-12 8298 17055 37855 2001-03 10392 20811 59618 2001-06 11258 23743 68465 2001-09 11873 24886 54895 2001-12 12449 25394 55827 2002-03 12953 27402 63028 2002-06 13405 27809 61584 2002-09 13903 28662 64250 2002-12 14431 29715 66456 2003-03 14993 30825 68302 2003-06 15478 34817 77807 2003-09 15946 33660 83811 2003-12 16456 35448 87220

Tabla 2 Evolución del número de AS, enlaces y prefijos

La primera impresión obvia es que tanto los AS, enlaces como

prefijos han aumentado una tabla tras otra a lo largo del período

estudiado. Prácticamente no ha habido ningún intervalo donde un

parámetro haya decrecido.

6.1.1.1. Evolución del número de Sistemas Autónomos

El número de AS ha crecido siempre, porque es difícil que un

AS desaparezca, dado que para registrarse como AS

normalmente los proveedores o empresas ya están consolidadas

y tienen una infraestructura que garantizará la comunicación y el

funcionamiento de BGP con sus proveedores o peerings.

De los datos se obtiene además que en la última actualización

hay 16456 AS. Si se tiene en cuenta que en el año 1999 había

4764 AS, el número de AS del grafo es ahora 3,5 veces los que

había hace 5 años.

ESTUDIO

83

En la siguiente gráfica se puede observar la evolución del

número de AS:

02000400060008000

1000012000140001600018000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 1 Evolución del número de AS

Como se puede observar gráficamente, el crecimiento del

número de AS ha sido constante. Su evolución dibuja una recta

casi perfecta, salvo en el último período del año 2000, que bajó y

luego subió hasta el nivel esperado en el período siguiente.

Este cambio se ha considerado como un outlayer ya que en

otras métricas de los estudios se ha comprobado que también

había cambios sospechosos que no atendían a cambios reales de

la topología ni a ninguna causa razonable. Por tanto se ha

concluido que la tabla correspondiente a Diciembre del año 2000

tiene datos parcialmente erróneos que provocan estos resultados

inesperados.

6.1.1.2. Evolución del número de Enlaces

El número de enlaces, al igual que los AS crece durante los

cinco años y a finales del año 2003 es casi 4 veces el número de

enlaces de principios del 1999.


84

En la siguiente gráfica se puede observar la evolución del

número de enlaces (links) en las tablas BGP:

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 2 Evolución del número de enlaces

Como se observa gráficamente, el crecimiento del número de

enlaces es constante, con pequeñas fluctuaciones en algunos

intervalos pero en general se obtiene una recta muy bien trazada.

Sólo se producieron algunos cambios importantes en la

evolución a mediados del año 2000 y del 2003.

6.1.1.3. Evolución del número de prefijos

El número de prefijos ha tenido un crecimiento en parte

parecido al de los enlaces, puesto que ha crecido el mismo

porcentaje: ahora hay 4 veces el número de prefijos que había

hace 5 años.

Sin embargo, su evolución ha fluctuado más que los enlaces,

puesto que ha tenido subidas y bajadas bastante más

consideradas.

En la siguiente gráfica se observa la evolución del número de

prefijos de las tablas BGP:

ESTUDIO

85

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 3 Evolución del número de prefijos

Como se observa, de nuevo nos encontramos con una recta

bastante bien trazada, en línea ascendente y con una fluctuación

importante durante el año 2001.

6.1.2. Diámetro y grado

En segundo lugar, se han obtenido los resultados de las

métricas diámetro, grado máximo y grado medio, que se obtienen

a partir de los nodos y enlaces del grafo.

Se muestra a continuación una tabla con cada uno de las

métricas y los valores conseguidos en cada una de las tablas del estudio temporal.

Año Diámetro Grado máximo Grado medio 1999-03 11 1066 3,76022775 1999-06 9 1161 3,83861616 1999-09 9 1269 3,843855 1999-12 8 1412 3,88041925 2000-03 8 1520 4,07786413 2000-06 7 1712 4,0006491 2000-09 9 1869 4,05983607 2000-12 9 1985 4,12392697 2001-03 9 2258 4,01553304


86

2001-06 9 2400 4,232174692001-09 10 2470 4,205763062001-12 7 2535 4,094074972002-03 8 2567 4,244017662002-06 8 2605 4,159835452002-09 8 2621 4,134665322002-12 8 2586 4,125295022003-03 9 2512 4,11191892003-06 10 2777 4,498901672003-09 9 2428 4,221685692003-12 9 2381 4,30815508

Tabla 3 Evolución del diámetro, grado máximo y grado medio

Lo primero que se observa es que el diámetro es bastante

inferior a lo que se podría haber pensado. Desde cualquier AS

hasta otro AS de toda Internet solamente hay que pasar como

máximo por 7-10 AS intermedios.

Sobre los grados, ambas medidas han crecido desde hace

cinco años, aunque de distinto modo.

6.1.2.1. Diámetro

El diámetro del grafo se ha mantenido prácticamente

constante, en la siguiente gráfica se ve su evolución:

0

2

4

6

8

10

12

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 4 Evolución del diámetro del grafo de AS

ESTUDIO

87

Como se observa gráficamente, el diámetro se ha conservado siempre entre los valores 8 y 10, con algunos meses a 7 y 11.

6.1.2.2. Grado máximo

El grado máximo es el grado del mayor AS de Internet, que

desde el 1999 siempre es el mismo (UUNet Technologies, número 701). Vemos su evolución en la siguiente gráfica:

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 5 Evolución del grado máximo

Como se puede observar, esta es la primera métrica que no

siempre es creciente. En su primera parte si creció hasta duplicar

su grado pero a partir de entonces, durante los dos últimos años

ha empezado a decaer muy despacio.

Esto puede deberse a la escisión de este gigante sistema

autónomo, puesto que el mismo proveedor tiene varios números

AS y a partir del año 2002 habría empezado a desviar caminos

hacia otros números secundarios.

De cualquier forma, el grado máximo no es un buen indicador

de la topología porque sólo mide un grado de 1 AS de todos los

que hay.


88

6.1.2.3. Grado medio

El grado medio es un buen indicador para medir la

interconectividad del grafo de AS. Su cálculo es muy sencillo y los

resultados que se han obtenido se han plasmado en esta gráfica:

Gráfica 6 Evolución del grado medio

Esta gráfica nos da mucha información. Se ha visto

anteriormente que el número de AS y de enlaces crecía, pero esta

métrica nos dice que además de aumentar el número de nodos,

aumenta también la interconectividad entre ellos, puesto que

cada vez los nodos tienen más grado.

Desde 3,8 en el 1999 hasta 4,4 a finales del 2003. Comparado con los 2500 de los proveedores parece un número muy pequeño

pero hay que tener en cuenta que la gran mayoría de AS del grafo

son clientes y tienen únicamente una o dos conexiones con otros

AS y esto les hace tener grado 1 o 2, por tanto, este número para

el grado medio es muy lógico.

6.1.3. Coeficiente de Clustering

El coeficiente de clustering nos mide la interconectividad dentro de los subgrafos más interconectados. Con un grafo tan

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

4,4

4,6

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

ESTUDIO

89

grande y tan heterogéneo en los tipos de AS no es un indicador

muy importante, pero de todos modos estos son los resultados:

Año Coeficiente Clustering 1999-03 0,3823 1999-06 0,3855 1999-09 0,3780 1999-12 0,4021 2000-03 0,4218 2000-06 0,4348 2000-09 0,4356 2000-12 0,4659 2001-03 0,4405 2001-06 0,4557 2001-09 0,4606 2001-12 0,4476 2002-03 0,4407 2002-06 0,433 2002-09 0,4148 2002-12 0,4142 2003-03 0,4025 2003-06 0,4621 2003-09 0,3840 2003-12 0,4001

Gráfica 7 Evolución del coeficiente de clustering del grafo de AS

Y la gráfica correspondiente:

00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,350,4

0,450,5

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 8 Evolución del coeficiente de clustering del grafo de AS


90

Ya se puede ver que se mantiene bastante constante a lo largo

de los cinco años, aunque con un ligero incremento en el valor final respecto al inicial.

Como se ha dicho, es una métrica bastante compleja que con

datos tan mezclados no da un resultado útil porque a través del

grado medio se ha visto que la interconectividad si ha aumentado,

aunque el coeficiente de clustering no lo ratifique.

6.2. Evolución del TOP20 AS

El TOP20 de AS de Internet es la clasificación de los 20 AS

más importantes de Internet. Su orden viene determinado por su

grado. A continuación están las tablas de la clasificación para el

momento inicial (hace 5 años) y para el momento actual.

Pos. 1999-03 Núm AS Grado País IRR 1 UUNET Technologie 701 1066 US ARIN 2 Cable & Wireless USA 3561 705 US ARIN 3 Sprint 1239 506 US ARIN 4 Allegiance Telecom Companies Worldwid 2548 244 US ARIN 5 BBNPLANET 1 242 US ARIN 6 AT&T WorldNet Services 7018 222 US ARIN 7 Veri 2914 187 US ARIN 8 CERFnet 1740 138 US ARIN 9 Energy Sciences Network (ESnet) 293 132 US ARIN 10 Teleglobe Inc 6453 119 CA ARIN 11 SAVVIS Communications Corporation 6347 116 US ARIN 12 UUNET Europe 702 110 US ARIN 13 Japan Network Information Center 2497 190 JP APNIC 14 Ebone Consortium 1755 94 SE RIPE 15 DoD Network Information Center 721 91 US ARIN 16 WINSTAR 5696 83 US ARIN 17 European Unix Network 286 72 NL RIPE 18 Apex Global Information Service 4200 70 US ARIN 19 NAP.NE 5646 68 US ARIN 20 MCI Communications Corporation 145 67 US ARIN

Tabla 4 TOP20 AS en Marzo de 1999

ESTUDIO

91

Pos. 2003-12 Núm AS Grado Pais IRR 1 UUNET Technologie 701 2381 US ARIN 2 Sprint 1239 1769 US ARIN 3 AT&T WorldNet Services 7018 1661 US ARIN 4 Qwest 209 1006 US ARIN 5 Level 3 Communication 3356 974 US ARIN 6 Cable & Wireless USA 3561 673 US ARIN 7 Global Crossing 3549 632 US ARIN 8 Veri 2914 601 US ARIN 9 Abovenet Communication 6461 542 US ARIN 10 UUNET Europe 702 534 US ARIN 11 Globix Corporation 4513 494 US ARIN 12 COLT Telecommunications 8220 455 UK RIPE 13 SBC Internet Services 7132 421 US ARIN 14 Time Warner Communication 4323 387 US ARIN 15 Swisscom Enterprise Solutions Ltd 3303 371 CH RIPE 16 Cogent Communications 1631 358 US ARIN 17 Song Networks 3246 301 FI RIPE 18 DACOM Corporation 3786 286 KR APNIC 19 Tiscali Intl Network 3257 283 DE RIPE 20 Japan Network Info Center 2516 279 JP APNIC

Tabla 5 TOP20 AS en Diciembre de 2003

Todos los resultados completos para las 20 tablas de este

estudio se pueden encontrar en el Anexo 9.5 Evolución detallada del TOP20 de esta memoria.

Los países están codificados con sus acrónimos y su

correspondencia es la siguiente: US=Estados Unidos, UK=Reino

Unido, CH=Suiza, JP=Japón, DE=Alemania, KR=Corea del Sur,

FI=Finlandia, SE=Suecia, NL=Holanda y CA=Canadá.

De estas tablas se pueden sacar unas conclusiones directas y

es que los AS más importantes son todos de Estados Unidos y que dominan el TOP20 respecto a los países europeos y

asiáticos. Análogamente ARIN domina a RIPE y APNIC, aunque

con la evolución parece que RIPE va ganando terreno a ARIN,

pero todavía continúa muy lejos.


92

Por otra parte, en la parte alta de esta clasificación apenas hay

variabilidad, los AS que hay están muy consolidados y siempre incrementan el número de relaciones por encima de sus

perseguidores.

Otra perspectiva para analizar esta tabla es desde el punto de

vista de los AS como empresas competidoras por ganar puestos

en esta clasificación. Para ello en el Anexo se han puesto las

clasificaciones relativas y en que momento se ganan o pierden posiciones.

Además, se ha construido una gráfica con la evolución de esta

clasificación para los 10-15 primeros AS del TOP20. (La gráfica

esta en la página siguiente.)

Sobre esta gráfica se puede comprobar que el AS más

importante, UUNet Technologies, no abandona nunca la primera posición y que los 3 siguientes van intercambiándose los

siguientes puestos pero aún así hay poco movimiento. En cambio,

en la parte baja de esta clasificación si hay mucha variedad y

movimientos desde un instante al siguiente.

ESTUDIO

93

Tabla 6 Evolución del TOP20 AS


94

6.3. Evolución de la repartición geográfica

En esta sección se van a mostrar los resultados de la

evolución de las métricas básicas número de AS y grado

acumulado por zonas geográficas. La clasificación de zonas

geográficas puede ser por IRRs o bien por países, por este motivo

se han separado este estudio en dos partes.

6.3.1. IRRs

En primer lugar se analizan las métricas por los 5 IRRs

existentes en Internet. Para cada métrica, además de su valor

absoluto se calcula el porcentaje del IRR sobre el total, porque

será más útil para la comparación.

En la primera muestra de datos sólo se ponen la tabla inicial y

final:

1999-03 Número de AS

Grado acumulado

Porcentaje por núm. de AS

Porcentaje por Grado

ARIN 2657 11244 56,07% 63,24% RIPE 1266 4068 26,72% 22,88% APNIC 531 1736 11,20% 9,76% LACNIC 189 504 3,98% 2,83% Desconocido 95 226 2,00% 1,27% TOTAL 4738 17778 100 100

Tabla 7 Clasificación por IRRs en Marzo de 1999

2003-12 Número de AS

Grado acumulado

Porcentaje por núm. de AS

Porcentaje por Grado

ARIN 8624 39181 52,44% 55,32% RIPE 4989 21219 30,34% 29,96% APNIC 1969 8268 11,97% 11,67% LACNIC 555 1698 3,37% 2,39% Desconocido 306 454 1,86% 0,64% TOTAL 16443 70820 100 100

Tabla 8 Clasificación por IRR en Diciembre de 2003

ESTUDIO

95

De estos datos ya se pueden sacar las primeras conclusiones,

y es que ARIN se lleva más de la mitad de todos los AS de Internet y le sigue RIPE con un 30% aproximadamente. El resto

se lo reparten APNIC con un 10% y después LACNIC un 3%.

Hay una porción de AS que no se ha podido conocer a que

IRR pertenecen y han quedado como desconocidos, pero al ser

un porcentaje muy bajo del total (0,5%-1,5%), se ha considerado

despreciable.

Por otra parte, se puede observar que los valores son

significativamente diferentes dependiendo de si nos fijamos en el

porcentaje por número de AS o en el porcentaje por grado

acumulado. Este hecho ha provocado que se divida el estudio

nuevamente en dos partes, según la métrica que se usa para

calcular la clasificación.

6.3.1.1. Evolución del porcentaje por número de AS

Si se cogen los valores del porcentaje por número de AS, la

tabla siguiente recoge su evolución:

Año ARIN RIPE APNIC LACNIC Desconocido Total 1999-03 56,07% 26,72% 11,20% 3,98% 2,00% 100,00% 1999-06 56,01% 27,14% 10,85% 3,87% 2,10% 100,00% 1999-09 56,16% 26,93% 11,08% 3,74% 2,06% 100,00% 1999-12 56,25% 26,88% 11,18% 3,68% 1,98% 100,00% 2000-03 56,41% 26,40% 11,52% 3,67% 1,97% 100,00% 2000-06 55,99% 26,44% 11,87% 3,77% 1,90% 100,00% 2000-09 60,68% 22,27% 10,57% 4,22% 2,25% 100,00% 2000-12 55,80% 26,91% 11,55% 3,68% 2,04% 100,00% 2001-03 55,73% 27,19% 11,45% 3,65% 1,96% 100,00% 2001-06 55,21% 27,59% 11,63% 3,60% 1,94% 100,00% 2001-09 55,21% 27,59% 11,63% 3,60% 1,94% 100,00% 2001-12 55,01% 28,06% 11,65% 3,66% 1,61% 100,00%


96

2002-03 54,74% 28,53% 11,52% 3,67% 1,52% 100,00% 2002-06 54,72% 28,59% 11,58% 3,66% 1,42% 100,00% 2002-09 54,53% 28,70% 11,69% 3,61% 1,44% 100,00% 2002-12 54,36% 29,00% 11,64% 3,53% 1,44% 100,00% 2003-03 53,93% 29,37% 11,88% 3,49% 1,31% 100,00% 2003-06 53,87% 29,87% 11,93% 3,39% 0,91% 100,00% 2003-09 53,39% 30,33% 12,06% 3,36% 0,84% 100,00% 2003-12 52,44% 30,34% 11,97% 3,37% 1,86% 100,00%

Tabla 9 Evolución del porcentaje por número de AS de los IRRs

Y visto gráficamente sería lo siguiente:

Gráfica 9 Evolución del porcentaje de AS de los IRRs

Aquí se observa que ARIN tiene una trayectoria descendente

aunque con pendiente muy baja y RIPE al revés, ascendente pero

también con pendiente baja.

Por su parte, APNIC y LACNIC apenas varían, se van

manteniendo siempre en el mismo porcentaje de número de AS.

A finales del año 2000 se observa una fluctuación muy rara

dada la trayectoria de las evoluciones y esto es debido, como se

ha dicho en estudios anteriores, a que la tabla BGP de este

instante tenía algún problema, ya que se habían dado valores

extraños también en otras métricas.

0,0000%

10,0000%

20,0000%

30,0000%

40,0000%

50,0000%

60,0000%

70,0000%

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

ARINRIPEAPNICLACNICUnknown

ESTUDIO

97

6.3.1.2. Evolución del porcentaje por grado acumulado

De nuevo se presentan los datos de la evolución del porcentaje

por grado acumulado en la siguiente tabla:

Año ARIN RIPE APNIC LACNIC Desconocido Total 1999-03 63,24% 22,88% 9,76% 2,83% 1,27% 100,00% 1999-06 63,62% 22,77% 9,57% 2,76% 1,26% 100,00% 1999-09 63,58% 23,25% 9,33% 2,67% 1,14% 100,00% 1999-12 62,98% 24,15% 9,21% 2,54% 1,10% 100,00% 2000-03 62,30% 25,08% 9,12% 2,44% 1,04% 100,00% 2000-06 62,72% 24,27% 9,53% 2,53% 0,93% 100,00% 2000-09 62,66% 23,89% 9,88% 2,64% 0,90% 100,00% 2000-12 66,32% 20,66% 8,88% 3,06% 1,05% 100,00% 2001-03 61,46% 24,73% 10,03% 2,77% 0,99% 100,00% 2001-06 60,53% 26,20% 9,74% 2,59% 0,91% 100,00% 2001-09 59,55% 25,96% 10,90% 2,72% 0,85% 100,00% 2001-12 59,41% 25,66% 11,51% 2,76% 0,63% 100,00% 2002-03 58,67% 26,91% 11,19% 2,64% 0,56% 100,00% 2002-06 58,65% 26,59% 11,51% 2,71% 0,52% 100,00% 2002-09 59,27% 25,96% 11,56% 2,67% 0,52% 100,00% 2002-12 59,08% 26,21% 11,59% 2,60% 0,50% 100,00% 2003-03 58,39% 26,64% 11,98% 2,54% 0,43% 100,00% 2003-06 59,84% 25,97% 11,43% 2,42% 0,32% 100,00% 2003-09 57,14% 28,22% 11,92% 2,38% 0,31% 100,00% 2003-12 55,32% 29,96% 11,67% 2,39% 0,64% 100,00%

Tabla 10 Evolución del porcentaje por grado acumulado de los IRRs

A partir de esta tabla ya se puede comprobar que aquí el

porcentaje de grados no conocidos es bastante inferior y eso

quiere decir que los AS que no se conocían tienen un grado bajo y

no son de los importantes.


98

La gráfica correspondiente a la tabla es la siguiente:

Gráfica 10 Evolución del porcentaje por grado acumulado de los IRRs

A partir de esta gráfica se observa lo mismo que con el número

de AS, que ARIN va bajando y RIPE subiendo, mientras que

APNIC y LACNIC mantienen sus porcentajes.

La diferencia esta en que aquí las pendientes de ARIN y RIPE

son superiores, por tanto RIPE crece y ARIN decrece más rápido

en el grado acumulado que el número de AS.

Esto quiere decir que RIPE se interconecta más rápidamente

que ARIN, puesto que el grado mide la interconexión y el número

de AS mide la anchura del grafo. Más adelante se corroborarán

estos datos.

6.3.2. Países

Esta parte del estudio es prácticamente idéntica a los IRRs

pero sustituyéndolos por países.

La diferencia fundamental esta en que ARIN esta concentrado

en Estados Unidos y la mayoría de sus AS y enlaces le

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

ARINRIPEAPNICLACNICUnknown

ESTUDIO

99

pertenecen, mientras que en RIPE hay muchos más países e

Internet esta más repartida.

También se ha dividido el estudio en dos secciones según el

porcentaje escogido, puesto que aquí los cambios son más

claros. Hay países que tienen muchos AS pero pocos enlaces

(grado bajo) y al revés, hay otros que tienen menos AS pero estan

más interconectados.

Para clarificar esto, se toma como ejemplo los datos de la tabla de Diciembre de 2003. Esta es la tabla de los 10 primeros países

ordenados por el porcentaje de número de AS:

Posición Número de AS Porcentaje País 1 8157 49,60% Estados Unidos 2 612 3,72% Alemania 3 549 3,33% Rusia 4 514 3,12% Reino Unido 5 413 2,51% Corea del Sur 6 392 2,38% Japón 7 380 2,31% Canadá 8 329 2,00% Australia 9 320 1,94% Ucrania

10 313 1,90% Desconocido

Tabla 11 Clasificación por porcentaje por número de AS de los países

Y estos son los datos de los 10 primeros países ordenados por

el porcentaje por grado acumulado:

Posición Grado acumulado Porcentaje País 1 36974 52,20% Estados Unidos 2 3009 4,24% Alemania 3 2883 4,07% Reino Unido 4 2146 3,03% Japón 5 1910 2,69% Canadá 6 1671 2,35% Rusia 7 1625 2,29% Corea del Sur 8 1595 2,25% Holanda 9 1163 1,64% Australia

10 1026 1,44% Francia

Tabla 12 Clasificación por porcentaje por grado acumulado de los países


100

Como se observa, hay ligeros cambios entre las 10 primeras

posiciones. Rusia o Ucrania son países con muchos AS pero menos interconectados que Japón o Canadá por ejemplo, que a

su vez tienen menos AS que Rusia y Ucrania.

Por este motivo, para estudiar su evolución se separa en las

dos secciones según que porcentaje se usa.

6.3.2.1. Evolución del número de AS por países

Para estudiar la evolución se toman únicamente los 5 primeros

países en cada sección. En este caso los países más importantes

por número de AS son Estados Unidos, Alemania, Rusia, Reino

Unido y Corea del Sur.

La tabla de datos siguiente muestra los datos de la evolución:

Año Estados Unidos Alemania Rusia Reino Unido Corea del Sur 1999-03 52,7438 2,9337 3,2503 2,4694 1,39301999-06 53,0549 3,0356 3,2096 2,5522 1,05451999-09 52,8829 3,3605 3,0952 2,7237 1,64491999-12 53,1766 3,4466 2,9860 2,6842 1,98542000-03 53,3468 3,6275 2,8789 2,5047 2,30322000-06 53,5705 3,6744 2,8434 2,4150 2,62272000-09 53,1623 3,7011 2,7407 2,4713 2,91642000-12 57,5974 3,0849 1,9598 2,0445 1,81472001-03 52,9673 3,8599 2,6054 2,6440 2,73092001-06 52,8300 3,7882 2,6740 2,6562 2,70972001-09 52,3769 3,9249 2,7491 2,6899 2,81682001-12 52,2458 3,8948 2,8062 2,7175 2,70952002-03 52,0028 3,8894 3,0913 2,7040 2,55682002-06 52,0207 3,8168 2,7765 2,4248 2,17032002-09 51,7465 3,8467 2,9590 2,7353 2,38892002-12 51,5175 3,8058 2,9863 2,8752 2,30572003-03 51,0745 3,7573 3,0499 3,0166 2,62952003-06 51,0450 3,7011 3,2093 3,0799 2,58822003-09 50,5147 3,7158 3,3329 3,1321 2,59232003-12 49,6077 3,7219 3,3388 3,1260 2,5117

Tabla 13 Evolución del porcentaje por número de AS por países

ESTUDIO

101

Como se sabía, Estados Unidos se lleva un porcentaje muy

abultado respecto al resto de países, aunque va decreciendo con el paso del tiempo a la vez que suben todo el resto de países.

De este modo no es muy útil hacer una gráfica de la evolución

del porcentaje, porque el valor tan alto de Estados Unidos taparía

a todo el resto. En su lugar se hará el gráfico de la evolución de la

clasificación de los países.

Es la siguiente:

Gráfica 11 Evolución de la clasificación por porcentaje de número de AS

de los países

En la gráfica no se observa que haya mucha variación desde

hace cinco años hasta ahora. Las cuatro primeras posiciones se

las han estado repartiendo siempre los mismos países y lo más

significativo es el crecimiento de Corea del Sur, llegando desde

un 11º puesto hasta un 3º, aunque luego haya bajado hasta el 5º.

6.3.2.2. Evolución del grado acumulado por países

Del mismo modo, mostramos los datos de la evolución del

porcentaje por grado acumulado de los países para los 5 más

importantes en este aspecto que son Estados Unidos, Japón,

Reino Unido, Alemania y Canadá.

1999

-03

1999

-06

1999

-09

1999

-12

2000

-03

2000

-06

2000

-09

2000

-12

2001

-03

2001

-06

2001

-09

2001

-12

2002

-03

2002

-06

2002

-09

2002

-12

2003

-03

2003

-06

2003

-09

2003

-12

Estados Unidos Alemania RusiaReino Unido Corea del Sur


102

Año Estados Unidos Japón Reino Unido Alemania Canadá 1999-03 59,8718 3,2681 2,9306 2,7787 2,6831 1999-06 60,3229 3,0727 2,8809 2,8961 2,7094 1999-09 60,3299 2,9165 2,9994 2,9534 2,6585 1999-12 59,8426 2,7659 3,5486 3,3109 2,5693 2000-03 59,4112 2,5163 3,5023 3,8380 2,4774 2000-06 59,8427 2,4469 3,3730 3,4315 2,4404 2000-09 59,8851 2,3738 3,5058 3,4423 2,3363 2000-12 63,3069 1,8708 3,1630 3,0866 2,4170 2001-03 58,6942 2,2589 3,3608 3,3872 2,3143 2001-06 57,8221 2,2509 3,4765 4,2275 2,2192 2001-09 56,8607 2,7124 3,4676 4,1583 2,2976 2001-12 56,5612 3,0261 3,4818 3,9671 2,4461 2002-03 55,8344 2,8551 3,4838 3,9335 2,4292 2002-06 55,8143 3,0567 3,4782 4,1950 2,4587 2002-09 56,3892 3,1133 3,4996 4,0048 2,5032 2002-12 56,1895 3,0602 3,3855 4,0764 2,5075 2003-03 55,4845 3,0222 3,5481 3,9231 2,5061 2003-06 56,8129 2,8606 3,5625 3,7020 2,5888 2003-09 54,0043 3,1493 3,8556 4,0341 2,7077 2003-12 52,2084 3,0302 4,0709 4,2488 2,6970

Tabla 14 Evolución del porcentaje por grado acumulado por países

Como antes, Estados Unidos es el gran dominador en el grado

acumulado, seguido por los otros 4 países a mucha distancia.

También aquí va perdiendo terreno respecto al resto de países

que crecen, pero la gráfica de la evolución volvería a ser poco útil.

Por eso volveremos a hacerla de la evolución de la clasificación

en lugar de los porcentajes.

ESTUDIO

103

Es la siguiente:

Gráfica 12 Evolución de la clasificación por porcentaje de grado acumulado de los países

Si antes se ha visto que había poca variación, aquí todavía hay menos, puesto que los 5 países se mueven todos los años entre

las 6 primeras posiciones, y a partir de mediados del año 2001 la

clasificación no se ha vuelto a mover.

6.3.3. Comparación de países

Otro estudio interesante respecto a la repartición geográfica de

los AS es la de comparar países parecidos en las mismas

condiciones y métricas. Poder estudiar cual de ellos crece más rápido, cual tiene más AS o cual esta mejor interconectado.

Para este estudio se ha escogido a España (ES) y los 3 países

europeos más cercanos, que son Portugal (PT), Francia (FR) e

Italia (IT). Antes de hacer el estudio es de suponer que Francia e

Italia tendrán números superiores a los de España, y Portugal

tendrá números inferiores, pero quizá al analizar la evolución

podamos llegar a conclusiones menos obvias.

1999

-03

1999

-06

1999

-09

1999

-12

2000

-03

2000

-06

2000

-09

2000

-12

2001

-03

2001

-06

2001

-09

2001

-12

2002

-03

2002

-06

2002

-09

2002

-12

2003

-03

2003

-06

2003

-09

2003

-12

Estados Unidos Japón Reino Unido Alemania Canadá


104

La tabla de los datos es la siguiente:

Número de AS Grado acumulado Año ES IT FR PT ES IT FR PT 1999-03 19 72 86 13 58 191 278 33 1999-06 22 82 98 17 68 224 318 43 1999-09 27 94 110 18 81 253 381 49 1999-12 33 103 134 20 112 319 464 56 2000-03 39 108 148 24 131 315 704 68 2000-06 45 126 150 25 143 375 676 67 2000-09 51 140 163 28 149 412 579 78 2000-12 36 109 133 20 105 333 530 63 2001-03 73 187 183 32 214 615 732 97 2001-06 91 203 194 31 312 737 807 96 2001-09 99 215 209 30 361 759 872 90 2001-12 108 237 213 30 385 790 859 94 2002-03 116 245 225 30 429 879 944 91 2002-06 120 254 224 28 513 869 941 88 2002-09 118 255 229 29 520 860 878 94 2002-12 125 261 228 31 561 911 909 106 2003-03 130 262 233 31 632 909 940 114 2003-06 139 272 239 32 699 950 983 119 2003-09 144 280 255 32 675 964 1001 115 2003-12 151 283 251 31 717 1016 1026 122

Tabla 15 Evolución de número de AS y grado acumulado de España,

Francia, Italia y Portugal.

Lo primero que se observa es que Portugal esta muy

distanciada de los otros tres países, y que Francia e Italia estan

muy igualadas en todo. España les sigue a cierta distancia, pero

aún así esta mucho más lejos de Portugal que de Francia e Italia.

Como hemos hecho con los IRRs y los países, vamos a hacer

dos gráficas, separando si ordenamos por el número de AS o por

el grado acumulado.

ESTUDIO

105

Por el número de AS obtenemos:

Gráfica 13 Evolución del número de AS de España, Francia, Italia y

Portugal

Y por el grado acumulado:

Gráfica 14 Evolución del grado acumulado de España, Francia, Italia y Portugal

0

50

100

150

200

250

300

Spain Italy France Portugal

1999-031999-061999-091999-122000-032000-062000-092000-122001-032001-062001-092001-122002-03

0

200

400

600

800

1000

1200

Spain Italy France Portugal

1999-031999-061999-091999-122000-032000-062000-092000-122001-032001-062001-092001-122002-03


106

Con las gráficas se comprueba que Francia e Italia si van muy

a la par y que España en el número de AS no crece tan deprisa como Francia e Italia, en cambio en grado acumulado lo hace

más deprisa.

Esto indica que España aunque no aumente tanto el número

de AS, se interconecta más rápido que Francia e Italia.

6.4. Evolución de las zonas de Internet

El siguiente estudio trata sobre la evolución de las 3 zonas de

Internet que se han definido en secciones anteriores. Este es un

campo todavía por explorar y en este mismo estudio nos traerá

conclusiones interesantes.

6.4.1. Número de AS

Primero se analizan el número de AS de cada zona, tanto en

valor como en porcentaje. Los datos son los siguientes:

Año Customers Customers Regional ISP

Regional ISP Core Core

1999-03 4525 65,19% 1814 26,13% 602 8,67% 1999-06 4940 66,81% 1812 24,51% 642 4,16% 1999-09 5412 66,95% 2002 24,76% 670 3,98% 1999-12 6057 67,69% 2188 24,45% 703 3,78% 2000-03 6682 67,18% 2516 25,30% 748 3,62% 2000-06 7438 67,80% 2758 25,14% 775 3,41% 2000-09 8257 67,02% 3218 26,12% 846 3,32% 2000-12 7930 66,33% 3142 26,28% 883 3,56% 2001-03 10024 68,67% 3558 24,37% 1015 3,36% 2001-06 10832 67,82% 4032 25,25% 1107 3,35% 2001-09 11417 68,89% 3974 23,98% 1182 3,44% 2001-12 12033 69,34% 4176 24,06% 1145 3,19%

ESTUDIO

107

2002-03 12486 68,70% 4428 24,36% 1261 3,35% 2002-06 12931 68,81% 4582 24,38% 1278 3,29% 2002-09 13446 68,74% 4838 24,73% 1276 3,16% 2002-12 13993 68,88% 5016 24,69% 1307 3,12% 2003-03 14561 69,48% 5032 24,01% 1364 3,15% 2003-06 14988 66,48% 6108 27,09% 1449 3,11% 2003-09 15452 69,14% 5414 24,23% 1482 3,21% 2003-12 15937 69,60% 5388 23,53% 1572 3,32%

Tabla 16 Evolución del número de AS en las zonas de Internet

Y la gráfica tomando los números de AS sería:

Gráfica 15 Evolución del número de AS de las zonas de Internet

Aquí nos encontramos con una gran diferencia entre el

crecimiento de los Customers y los Regional ISP y el Core. Pero

esta diferencia es engañosa, puesto que por su propia naturaleza,

los Customers han de crecer mucho más que los Regional ISP y a

su vez que el Core.

Para tener una visión más correcta de la evolución del tamaño

de las tres zonas, hay que hacer la gráfica por porcentajes:

02000400060008000

1000012000140001600018000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

CustomersRegional ISPCore


108

Gráfica 16 Evolución del porcentaje de número de AS por zonas de Internet

Ahora los resultados son más claros, el porcentaje no ha

variado apenas en los últimos cinco años, por tanto las zonas han

crecido todas a la vez, pero sin variar su tamaño relativo entre

ellas.

6.4.2. Número de enlaces

En segundo lugar se analizan el número de enlaces para cada

uno de los grupos. La tabla de datos correspondiente sería:

Año Customers Regional ISP Core Customers

Regional ISP

Core

1999-03 5978 907 2004 67,25% 10,20% 22,54% 1999-06 6730 906 2274 67,91% 9,14% 22,95% 1999-09 7479 1001 2372 68,92% 9,22% 21,86% 1999-12 8507 1094 2601 69,72% 8,97% 21,32% 2000-03 9638 1258 3252 68,12% 8,89% 22,99% 2000-06 10812 1379 3196 70,27% 8,96% 20,77% 2000-09 12049 1609 3656 69,59% 9,29% 21,12% 2000-12 11553 1571 3901 67,86% 9,23% 22,91%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09


ESTUDIO

109

2001-03 14640 1779 4365 70,44% 8,56% 21,00% 2001-06 16122 2016 5564 68,02% 8,51% 23,47% 2001-09 17012 1987 5831 68,51% 8,00% 23,48% 2001-12 17823 2088 5435 70,32% 8,24% 21,44% 2002-03 18715 2214 6426 68,42% 8,09% 23,49% 2002-06 19215 2291 6253 69,22% 8,25% 22,53% 2002-09 19760 2419 6424 69,08% 8,46% 22,46% 2002-12 20656 2508 6507 69,62% 8,45% 21,93% 2003-03 21517 2516 6772 69,85% 8,17% 21,98% 2003-06 23529 3054 8182 67,68% 8,78% 23,54% 2003-09 22899 2707 8020 68,10% 8,05% 23,85% 2003-12 23666 2694 9050 66,83% 7,61% 25,56%

Tabla 17 Evolución del número de enlaces de las zonas de Internet

Y la gráfica tomando el número de enlaces sería:

Gráfica 17 Evolución del número de enlaces de las zonas de Internet

Exactamente igual que antes, esta gráfica es un poco

engañosa, porque al crecer el número de Customers crece

también los enlaces y hay muchos más Customers que Regional ISP y Core, por tanto se necesita la gráfica de los porcentajes.

0

5000

10000

15000

20000

25000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09



110

La gráfica por porcentajes es la siguiente:

Gráfica 18 Evolución del porcentaje de número de enlaces de las zonas de Internet

Y con esta gráfica se vuelve a observar que en porcentaje, el

número de enlaces tampoco ha variado en los últimos años, se

mantiene bastante constante por cada una de las zonas.

Este estudio sobre el número de AS y el número de enlaces no

ha arrojado ninguna conclusión interesante sobre el crecimiento

de las zonas, puesto que todas crecen en su medida y los

porcentajes se mantienen, pero realmente si que hay un hecho

diferente en su crecimiento que ha quedado escondido y que con

el siguiente estudio desvelaremos.

6.4.3. Grado medio

El estudio del grado medio nos permitirá saber cuanto de

interconectado esta cada grupo entre los mismos AS del grupo y

con los de otros grupos.

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09


ESTUDIO

111

La tabla de datos para el análisis es la siguiente:

Año Customers Regional ISP Core 1999-03 2,64 2,40 6,66 1999-06 2,72 2,33 7,08 1999-09 2,76 2,41 7,08 1999-12 2,81 2,48 7,40 2000-03 2,88 2,59 8,70 2000-06 2,91 2,64 8,25 2000-09 2,92 2,75 8,64 2000-12 2,91 2,76 8,84 2001-03 2,92 2,74 8,60 2001-06 2,98 2,85 10,05 2001-09 2,98 2,76 9,87 2001-12 2,96 2,67 9,49 2002-03 3,00 2,70 10,19 2002-06 2,97 2,69 9,79 2002-09 2,94 2,68 10,07 2002-12 2,95 2,72 9,96 2003-03 2,96 2,64 9,93 2003-06 3,14 3,08 11,29 2003-09 2,96 2,65 10,82 2003-12 2,97 2,64 11,51

Tabla 18 Evolución del grado medio de las zonas de Internet

De esta tabla se observa que el grado medio del Core es

bastante superior al de Customers y Regional ISP, 3 veces más

aproximadamente. Esto tiene mucha lógica, porque en el Core es

donde se encuentran los máximos proveedores y donde esta todo

más interconectado y su grado ha de ser superior que los

Customers, que son clientes que se conectan a proveedores para

provisionarse de tráfico.

Por su parte, el grado medio de Customers y Regional ISP son

bastante parecidos entre ellos.


112

El gráfico de la evolución del grado medio es el siguiente:

Gráfica 19 Evolución del grado medio de las zonas de Internet

En este gráfico ya se ve algo diferente a los anteriores.

Mientras que el grado medio de Customers y Regional ISP se

mantiene constante, el del Core crece y bastante deprisa.

Esto significa que las zonas de Customers y Regional ISP crecen en número de AS y enlaces pero a lo ancho, sin interconectarse más de lo que estaban, mientras que el Core no

para de aumentar su interconectividad.

Esta es la principal conclusión de este estudio de las zonas de

Internet.

6.4.4. Relaciones entre AS

Los tipos de relaciones entre los AS y las zonas de Internet son conceptos que van asociados. Con las zonas separadas se

puede hacer un estudio de que tipo de relaciones tienen cada uno

de los grupos. Para ello no se estudiará su evolución porque no

aporta mucha información, simplemente se cogerán los datos de

la tabla de Diciembre de 2003 y se observarán los resultados.

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09


ESTUDIO

113

La tabla de datos es la siguiente:

Relación Customers Regional ISP Core PEER 0 0 3260 P2C 23180 2577 4873 C2P 486 117 470 SIB 0 0 447 C2C 0 0 0

Tabla 19 Número de relaciones entre AS de las zonas de Internet

Como se puede observar, en los Customers casi todas las relaciones son P2C, puesto que todos son clientes que contratan

a los proveedores para que les intercambie tráfico. Las relaciones

C2P pueden ser algunos casos extraños en que un cliente

también provee de tráfico a su proveedor.

En los Regional ISP, la mayoría también son P2C, porque son

las que establecen con los grandes proveedores del Core y que

las C2P que aparecen son de los proveedores que sirven tráfico a clientes.

En el Core, las relaciones están más divididas. Hay un gran

número que todavía sigue siendo P2C (un 50%) pero también hay

otro gran número (un 40%) que tienen relaciones de PEER o SIB ,

que son mucho más útiles para los AS del Core y que se suelen

establecer en puntos neutros o cuando hay un interés mutuo por ambos sistemas autónomos.

6.5. Evolución del Core de Internet

En este estudio nos centramos únicamente en la zona Core de

Internet, que es la más interesante por su alto nivel de

interconectividad.

Sobre esta zona ya se ha visto que su número de AS y enlaces

crecía y lo más importante, que su interconectividad aumentaba


114

más deprisa que para las otras dos zonas, que prácticamente era

constante. Sobre este hecho se vuelve a insistir en la primera sección de este estudio, para comprobar si el resultado es cierto.

6.5.1. Evolución del Coeficiente de Clustering

El coeficiente de clustering es una métrica que indica cuanto

de conectado esta un conjunto de nodos entre ellos, es decir, su

interconectividad con el resto de AS de su zona. Una vez aplicado

el algoritmo costoso sobre el grafo del Core se han obtenido los

siguientes datos:

Año Coeficiente Clustering 1999-03 0,356261999-06 0,360441999-09 0,372481999-12 0,380192000-03 0,396292000-06 0,381572000-09 0,392482000-12 0,400852001-03 0,394082001-06 0,428242001-09 0,450912001-12 0,411872002-03 0,427012002-06 0,425452002-09 0,402032002-12 0,399492003-03 0,396782003-06 0,446602003-09 0,417432003-12 0,42245

Tabla 20 Evolución del coeficiente de clustering del Core

Se observa que ha aumentado desde hace cinco años, pero

miremos la gráfica para estudiarlo más a fondo.

ESTUDIO

115

0,000000,050000,100000,150000,200000,250000,300000,350000,400000,450000,50000

1999

-03

1999

-09

2000

-03

2000

-09

2001

-03

2001

-09

2002

-03

2002

-09

2003

-03

2003

-09

Gráfica 20 Evolución del coeficiente de clustering del Core

Efectivamente, el coeficiente de clustering ha aumentado

desde los 0,35 de 1999 hasta los 0,42 de 2003, aunque por el camino ha tenido diversas fluctuaciones.

Aunque parezca un incremento muy pequeño, la magnitud del

coeficiente de clustering engaña y un incremento tan pequeño

puede haber significado muchísimas conexiones nuevas e

interconexión.

Con este análisis del coeficiente de clustering se ha

comprobado la corrección del estudio anterior del grado medio.

6.5.2. Evolución de las relaciones entre AS

Antes se ha visto que en el Core era donde había más

variedad de tipos de conexiones y donde había más interés por

saber su distribución. En esta sección se estudiará la evolución

de los tipos de relaciones del Core. La tabla de datos con el

número de relaciones de cada tipo es la siguiente:

Año PEER P2C C2P SIB 1999-03 534 1223 132 115 1999-06 675 1326 160 113


116

1999-09 723 1368 157 1241999-12 733 1565 176 1272000-03 939 1944 196 1732000-06 850 1994 212 1402000-09 994 2254 223 1852000-12 1178 2233 271 2192001-03 1185 2592 306 2822001-06 1720 3176 312 3562001-09 1824 3370 318 3192001-12 1702 3169 288 2762002-03 1964 3741 380 3412002-06 1953 3650 351 2992002-09 2113 3628 357 3262002-12 2041 3828 324 3142003-03 2155 3874 391 3522003-06 2616 4801 409 3562003-09 2759 4464 449 3482003-12 3260 4873 470 447

Tabla 21 Evolución de los tipos de relaciones de AS en el Core

Y la gráfica correspondiente:

Gráfica 21 Evolución de los tipos de relaciones de AS en el Core

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

PEER P2C C2P SIB

1999-03 1999-06 1999-09 1999-12 2000-03 2000-06 2000-092000-12 2001-03 2001-06 2001-09 2001-12 2002-03 2002-062002-09 2002-12 2003-03 2003-06 2003-09 2003-12

ESTUDIO

117

Como vemos, el tipo de relación que mayor incremento ha

tenido ha sido el PEER, seguido del P2C y del SIB. Esto nos indica que cada vez más los AS están apostando por hacer

peerings con otros AS para intercambiarse tráfico. Un hecho

importante también es la proliferación de los puntos neutros

donde sus miembros hacen peerings entre ellos.

Las relaciones P2C siguen creciendo igualmente porque son

las que se realizan con los clientes y los proveedores nunca dejaran de tenerlas. Las relaciones SIB son más complicadas de

establecerse puesto que al compartir todo las empresas de los AS

son más reacias.

6.5.3. TOP20 del Core

Del mismo modo que se ha obtenido el TOP20 para toda

Internet, en esta sección se va a obtener para la zona del Core

únicamente.

Como antes, no se va a poner toda la evolución, únicamente la

clasificación de los momentos inicial y final, para hacerse una

idea de su evolución y del estado actual. En esta ocasión, los

datos completos de toda la evolución se pueden encontrar en el

CD.

Los datos para la tabla inicial de Marzo de 1999 son los siguientes:

Pos Número AS Grado Nombre País IRR 1 701 162 UUNET Technologie US ARIN 2 3561 141 Cable & Wireless USA US ARIN 3 1239 121 Sprint US ARIN 4 293 111 Energy Sciences Network (ESnet) US ARIN 5 2914 104 Veri US ARIN 6 2497 78 Japan Network Information Center JP APNIC 7 1 78 BBNPLANET US ARIN 8 7018 72 AT&T WorldNet Services US ARIN 9 1740 62 CERFnet US ARIN

10 5459 61 London Internet Exchange Ltd. UK RIPE


118

11 286 55 European Unix Network NL RIPE 12 6453 51 Teleglobe Inc CA ARIN 13 1755 45 Ebone Consortium SE RIPE 14 1673 45 ANS Communications US ARIN 15 3333 44 RIPE NCC NL RIPE 16 702 41 Unknown - - 17 145 40 MCI Communications Corporation US ARIN 18 1849 32 Public IP Exchange UK RIPE 19 4000 30 Sprint International US ARIN 20 3300 29 Infonet-Europe NL RIPE

Tabla 22 Clasificación del TOP20 AS del Core de Marzo de 1999

Y los datos para la tabla final de Diciembre de 2003:

Pos Número AS Grado Nombre País IRR 1 4513 420 Globix Corporation US ARIN 2 6461 354 Abovenet Communication US ARIN 3 3356 325 Level 3 Communication US ARIN 4 3303 281 Swisscom Enterprise Solutions Ltd CH RIPE 5 1239 244 Sprint US ARIN 6 3246 228 Song Networks FI RIPE 7 3257 219 Tiscali Intl Network DE RIPE 8 3549 213 Global Crossing US ARIN 9 2914 213 Veri US ARIN

10 8210 208 Nextbone - Nextra's international bac NO RIPE 11 12956 207 Telefonica Backbone AS ES RIPE 12 701 205 UUNET Technologie US ARIN 13 6939 201 Hurricane Electric US ARIN 14 2516 198 Japan Network Information Center JP APNIC 15 3561 187 Cable & Wireless USA US ARIN 16 8001 186 Net Access Corporation US ARIN 17 8075 170 Unknown - - 18 1299 165 Telia Corporate Network SE RIPE 19 4637 162 Reach Network Border AS HK APNIC 20 7911 157 Williams Communications Group US ARIN

Tabla 23 Clasificación del TOP20 AS del Core de Diciembre de 2003

Si estas tablas se comparan con las obtenidas de toda

Internet, nos damos cuenta que en el Core no hay tanto dominio

de Estados Unidos y ARIN. Aunque siga ocupando los primeros

ESTUDIO

119

puestos y sea mayoría, hay bastantes más AS de RIPE y APNIC

que en el TOP20 de toda Internet.

Ahora parece estar más equilibrado entre ARIN y

RIPE+APNIC, y la evolución ha sido la de entrar cada vez más

AS de RIPE o APNIC quitando el sitio a los de ARIN.

Si se tiene en cuenta que ahora sólo hay AS del Core y antes

eran todos los de Internet se puede llegar a la conclusión que en la zona de ARIN hay más Customers y Regional ISP (en

porcentaje) que en las zonas de RIPE y APNIC.

El Core está más repartido que la Internet en general, y eso es

bueno para la propia topología y para el funcionamiento global de

Internet.


120

Capítulo

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

123

7.1. Conclusiones de los estudios

Finalmente, después de haber hecho cinco tipos de estudio

sobre la topología de Internet, podemos extraer una serie de

conclusiones sobre la evolución y el estado actual de la red.

Las tablas BGP nos han permitido conocer un gran número de

datos sobre los AS e Internet, que necesitan ser interpretados y darles su justo valor teniendo en cuenta siempre que la fuente de

datos no es completa y la metodología utilizada se basa en

heurísticas, que aunque hayan obtenido un 95% de fiabilidad, no

son leyes exactas.

De todo lo que se ha analizado, en primer lugar se han

estudiado las métricas básicas del grafo de sistemas autónomos,

de ellas se ha concluido que:

• El número de AS, enlaces y prefijos crecen de forma lineal. A

finales del año 2003 el número de AS era 16456.

• El diámetro del grafo se mantiene constante entre 7 y 10 AS.

Esto significa que para ir de una parte a otra de Internet

tenemos que hacer los mismos saltos ahora que hace cinco

años.

• El grado medio también crece y se sitúa en 4,3 enlaces.

• El coeficiente de clustering ha aumentado pero muy poco y se

puede considerar que ha tenido una evolución constante.

Estas medidas son lógicas, que Internet crezca en número de

AS y enlaces es lo más normal. El dato más importante es que el

grado medio va creciendo y esto implica que los AS están cada

vez más interconectados entre ellos.

En segundo lugar se ha analizado el TOP20 de los AS de toda

Internet. De este estudio se han extraído los siguientes

resultados:

• La mayoría de AS del TOP20 son de ARIN, entre ellos, los 10

primeros tanto en el 1999 como en el 2003.


124

• Los AS de ARIN son todos de Estados Unidos, mientras que

los que hay de RIPE y APNIC están más repartidos entre

varios países (Reino Unido, Alemania, Holanda, Japón, Corea

del Sur, etc.)

• Los 5 primeros AS apenas han variado en los cinco años, son

siempre los mismos que a lo sumo se intercambian las

posiciones.

• En la evolución, RIPE va ganando cada vez más posiciones

del TOP20, pero todavía esta muy lejos de equilibrarse con

ARIN

• La evolución de algunos AS es un poco engañosa porque

pueden haberse fusionado con otros AS y sumar sus grados bajo el mismo número de AS, de ahí que algunos aparezcan y

desaparezcan tan rápido.

Sobre estas conclusiones, quizá sorprende tanto dominio de

Estados Unidos, se hubiera creído que habría más equilibrio entre

Europa y América, pero se ha de pensar que la mayoría de las

iniciativas y protocolos empiezan en Estados Unidos y allí es donde se desarrollan primero.

En tercer lugar se ha estudiado la repartición geográfica de los

AS y los enlaces y se ha concluido que:

• La comparación por número de AS o por grado acumulado

hace cambiar los resultados. Hay países que tienen más AS

que otros, pero a su vez están menos interconectados.

• ARIN y Estados Unidos poseen un amplio porcentaje de los

AS y sus relaciones, concretamente entorno al 50-60% de toda Internet les pertenece. El resto se lo reparte Europa

(RIPE) con un 25-30% y Asia-Pacífico (APNIC) con un 10%.

• La evolución de estos porcentajes es constante para APNIC y

LACNIC, sin embargo, ARIN va decreciendo y RIPE creciendo, aunque muy lentamente y la distancia todavía se

conserva amplia.

CONCLUSIONES

125

• De entre los países, después de Estados Unidos los que más

AS y grado tienen son Alemania, Rusia, Reino Unido, Corea

del Sur, Japón, Canadá y Holanda.

Y de la comparativa entre España, Francia, Italia y Portugal se

ha extraído los siguientes resultados:

• Portugal tiene un número de AS y grado muy inferior al de

España, Francia e Italia.

• Francia e Italia tienen números parecidos, tanto en valores

absolutos como en evolución.

• España esta por detrás de Italia y Francia, sin embargo su

evolución en el grado acumulado es mayor que la de estos dos países.

• España posee un porcentaje inferior de número de AS pero

esta más interconectada que Francia e Italia.

En cuarto lugar se ha estudiado la distribución por zonas de

Internet, obteniendo las siguientes conclusiones:

• El reparto actual de los AS entre las zonas es: Customers 70%, Regional ISP 25% y Core 3%. Sin embargo estos datos han evolucionado desde hace cinco años, ya que en el 1999

había un 65% de Customers y un 10% de Core.

• El número de AS y enlaces dentro de cada grupo ha

aumentado proporcionalmente en cada uno de ellos, no

obstante, el grado medio se ha mantenido constante en Customers y Regional ISP, pero en el Core ha aumentado

considerablemente. Esto significa que el Core se está

interconectando más que los Customers y Regional ISP, que

a su vez es lógico por la propia definición de las zonas, ya que

los Customers y Regional ISP se dedican a proveerse de

tráfico y servir a los clientes y el Core se dedica a

interconectarse con todas las redes y hacer de unión entre AS.

• Las relaciones entre AS de Customers y Regional ISP son

básicamente P2C, mientras que en el Core hay un 50% de

P2C y otro 50% de PEER y SIB.


126

Por último, en quinto lugar se ha profundizado un poco en el estudio del Core para encontrar las siguientes conclusiones:

• El coeficiente de clustering del Core ha crecido durante los

últimos 5 años, esto corrobora la tendencia a su interconexión

progresiva.

• Los tipos de relaciones entre AS del Core tienen una

evolución parecida, aunque el tipo que mayor crece es el

PEER, seguido del P2C y del SIB. Esto se debe a la

proliferación de los puntos neutros y de los AS que comparten tráfico en forma de peering con otros AS, que antes no se

realizaba tanto.

• En el TOP20 AS del Core hay un mayor equilibrio entre AS de

ARIN y RIPE, aunque sigue dominando ARIN, pero por menor

diferencia que en el TOP20 AS de toda Internet.

• Los AS del TOP20 del Core se encuentran casi siempre entre

el TOP100 AS de toda Internet, aunque en diferente orden de

importancia.

7.2. Conclusión global

Una vez repasados todos los estudios, podríamos extraer la

siguiente conclusión final:

Internet no para de crecer tanto a lo ancho (número de AS)

como en densidad (número de enlaces), sin embargo, el

crecimiento de la interconexión es diferente según la zona. Existe

un núcleo de AS dentro de Internet (el Core) que se interconecta

más deprisa que el resto de AS, que son clientes de este núcleo.

Estados Unidos posee el 50% de toda Internet y le siguen

Europa con un 30% y Asia-Pacífico con un 10%, aunque estas

diferencias se van estrechando lentamente porque Europa recorta

porcentaje a Estados Unidos cada año. No obstante, en el Core de Internet la repartición esta más equilibrada entre Europa y

Estados Unidos.

CONCLUSIONES

127

Por otra parte, como conclusiones paralelas se ha observado la importancia que tienen proyectos como el de RouteViews, que

almacenando los datos históricos de las tablas BGP permite que

en el futuro (en este caso, en el presente) se pueda estudiar la

evolución de muchas métricas y parámetros de Internet. También

es muy importante la labor de los IRRs, que construyen las bases

de datos de AS y las ofrecen públicamente.

Una vez llegados a este punto, se ha de evaluar si se han

cumplido los objetivos de este proyecto.

Teniendo en cuenta que los datos en los que se basa el

estudio no son completos y que todo es una inferencia en base a

estos datos, se puede decir que se ha cumplido el objetivo de

hacer una visión general a la evolución de la topología de Internet

en los últimos cinco años.

El estudio realizado es horizontal en el sentido en que no se ha profundizado mucho en ninguno de los cinco estudios que se han

realizado, sino que se ha hecho un análisis de los puntos más

importantes para ver la evolución en líneas generales.

Tampoco se ha hecho un análisis muy matemático ni

estadístico de los datos porque en los objetivos no estaba el

conseguir unas leyes o fórmulas que nos permitiesen calcular la

evolución futura de las métricas sino que únicamente nos fijamos

en la evolución pasada.

Finalmente, en este proyecto hemos estudiado la evolución de

la topología de Internet usando las tablas BGP, pero solo ha sido

el paso inicial en el desarrollo e investigación de la evolución de

Internet. Todos los estudios que se han realizado han sido la

entrada hacia investigaciones más profundas sobre cada aspecto

y métrica de Internet. Este campo es una puerta siempre abierta y

con mucho que conocer y explorar en el futuro.


128

7.3. Alternativas

En este estudio, las alternativas de diseño que se podrían

haber realizado en lugar de la opción escogida se pueden dividir

en 3 tipos:

• Alternativas en las fuentes de datos. En el estudio se ha

usado únicamente una tabla BGP de RouteViews pero como

ya se ha dicho no se tiene una visión completa de Internet.

Para enriquecer estos datos, se puede utilizar medidas

activas o bien usar un método combinado de medidas activas

y pasivas para conseguir un mayor número de caminos y AS.

Utilizando medidas pasivas, se podría haber cogido más

tablas BGP de otros AS o proyectos parecidos al de

RouteViews y fusionarlas todas.

• Alternativas en las heurísticas utilizadas para inferir las

relaciones entre AS (PEER, P2C, C2P, SIB) o bien para las

zonas de Internet (Customers, Regional ISP, Core). En el

estudio se han usado las de Lixin Gao y Sharad Agarwal (y

otros) por su alta fiabilidad, pero se podrían haber utilizado

otras o intentar inventar de nuevas.

• Alternativas en las métricas escogidas. En el estudio se han

analizado los parámetros clásicos de grafos (número de

nodos, enlaces, coeficiente de clustering, etc.) y otros más

propios de redes (relaciones entre AS, clasificación por IRR,

etc.), pero se podrían haber buscado otro tipo de métricas que pudieran extraer más información de las tablas BGP. Quizá

métricas más específicas de redes que no son tan fáciles de

descubrir pensando en un grafo.

En cualquier caso, estas alternativas no harían cambiar mucho

el estudio, dado que la metodología se conserva y el enfoque

temporal sería el mismo, pero aplicado a otras métricas, usando

otras heurísticas o teniendo unos datos más completos.

CONCLUSIONES

129

7.4. Trabajos futuros

Como se ha dicho, este proyecto es el principio de una

investigación más completa sobre la evolución de Internet, pero

algunos de los trabajos que se podrían realizar a continuación de

este estudio podrían ser:

• Calcular matemáticamente la pendiente de la evolución de las

métricas y encontrar fórmulas que permitan predecir el

comportamiento futuro de cada aspecto del grafo de AS.

• Automatizar el sistema de scripts para que se ejecuten cada X

tiempo en el futuro y extraigan los datos para su análisis. A

continuación construir una herramienta de visionado e

interpretación de resultados que permita consultar la

evolución y el estado actual en tiempo real del grafo de AS de

Internet.

• Estudiar las causas económicas, sociales y políticas del

comportamiento de la red. Como afectan estos factores al

crecimiento del número de AS o a la creación de relaciones

entre ellos.

• Estudiar como ha influido (si es que ha influido) la aparición

de los puntos neutros en el grafo de AS.

• Detallar más el estudio del Core. Existen heurísticas que

dividen el Core en varios niveles más internos. Se pueden

aplicar los mismos estudios aquí realizados para cada uno de

estos niveles.

• Investigar si una métrica básica puede ser parámetro de

separación entre Customers, Regional ISP y Core mediante

una heurística matemática. Partiendo de la herramienta

matemática METIS que hace particiones de grafos, intentar

comprobar si existe algún parámetro que sirva para

particionar un grafo de AS en las tres zonas de Internet.


130

Capítulo

COSTE Y

PLANIFICACIÓN

COSTE Y PLANIFICACIÓN

133

8.1. Planificación y Recursos Humanos

El desarrollo de este proyecto se ha dividido en 5 grandes

fases con varias etapas cada una. Son las siguientes:

1. Definición del proyecto

a. Organización Inicial

b. Definición del trabajo a realizar y los objetivos c. Identificación de necesidades de infraestructura

d. Planificación

e. Trámites administrativos

2. Documentación y recopilación de información

a. Estudio de los conceptos básicos (BGP, AS, etc.)

b. Lectura de estudios previos sobre el tema

c. Creación del entorno de desarrollo

d. Aprendizaje y pruebas del lenguaje Perl e. Definición de la metodología

3. Desarrollo y ejecución de scripts

a. Diseño de scripts para cada estudio

b. Desarrollo de scripts

c. Pruebas

d. Depuración

e. Desarrollo del entorno automático de ejecución

f. Ejecución masiva de scripts

g. Obtención de resultados

4. Recopilación y análisis de los resultados

a. Primer análisis de los resultados b. Desarrollo y ejecución de scripts complementarios

c. Comparación de resultados

d. Creación de gráficas

e. Interpretación de los resultados

f. Primeras conclusiones


134

5. Conclusiones y documentación

a. Estudio final de los resultados obtenidos b. Redacción de la memoria

c. Revisión y aprobación del proyecto

d. Últimos detalles

Para completarlas se necesita un equipo de personas con los

diferentes perfiles:

Acrónimo Perfil Precio por hora

DP Director de proyecto 30 € / hora

JP Jefe de proyecto 25 € / hora

AN Analista 20 € / hora

PR Programador 15 € / hora

Tabla 24 Perfiles y precios por hora

Los precios no son necesariamente ajustados, se ha pensado

en los salarios del mercado actual y el tipo de estudio y entorno

para calcular un valor aproximado.

La dedicación de cada perfil en cada una de las fases se ha

contabilizado por horas, y en la siguiente tabla se recoge la

asignación de recursos y coste para cada una de las etapas:

Fase/Tarea Horas Perfil Coste 1. Definición del proyecto 48 1263 €Organización inicial 8 DP 50% JP 50% 220Definición del trabajo a realizar y los objetivos 16 DP 70% JP 30% 456Identificación de necesidades de infraestructura 10 JP 60% AN 40% 230Planificación 10 DP 20% JP 70% AN 10% 255Trámites administrativos 4 DP 10% JP 90% 102 2. Documentación y recopilación de información 178 3814 €Estudio de los conceptos básicos (BGP, AS, etc.) 48 DP 20% JP 70% AN 10% 1224Lectura de estudios previos sobre el tema 30 DP 20% JP 20% AN 60% 690Creación del entorno de desarrollo 20 DP 20% AN 30% PR 50% 470Aprendizaje y pruebas del lenguaje Perl 60 AN 20% PR 80% 960Definición de la metodología 20 DP 20% JP 30% AN 50% 470


135

Fase/Tarea Horas Perfil Coste 3. Desarrollo y ejecución de los scripts 157 2492 € Diseño de scripts para cada estudio 25 JP 10% AN 60% PR 30% 475 Desarrollo de scripts 40 PR 100% 600 Pruebas 12 AN 20% PR 80% 192 Depuración 20 PR 100% 300 Desarrollo del entorno automático de ejecución 20 PR 100% 300 Ejecución masiva de scripts 30 PR 100% 450 Obtención de resultados 10 AN 50% PR 50% 175 4. Recopilación y análisis de los resultados 67 1377 € Primer análisis de los resultados 20 JP 40% AN 60% 440 Desarrollo y ejecución de scripts complementarios 10 AN 20% PR 80% 160 Comparación de resultados 5 JP 40% AN 60% 110 Creación de gráficas 15 JP 10% AN 90% 307,5 Interpretación de resultados 12 JP 20% AN 80% 252 Primeras conclusiones 5 JP 30% AN 70% 107,5 5. Conclusiones y documentación 240 5185 € Estudio final de los resultados obtenidos 20 JP 60% AN 40% 460 Redacción de la memoria 200 JP 20% AN 80% 4200 Revisión y aprobación del proyecto 10 DP 20% JP 80% 260 Últimos detalles 10 DP 30% JP 70% 265 Total 690 14131 €

Tabla 25 Planificación de horas y costes por perfil

Este coste es orientativo, dado que este tipo de estudios no

son viables en entornos empresariales y lo más probable es que

de realizarse este proyecto sería en entornos universitarios o de

investigación. En este caso no se deberían contabilizar las horas de esta manera.

8.2. Coste de Hardware y Software

El proyecto se ha basado en la ejecución de scripts y en su

análisis posterior. Estos scripts se ejecutan sobre máquinas de

prestaciones superiores a las de los ordenadores personales.


136

Necesitan un (o varios) procesadores potentes y una gran

cantidad de memoria RAM, además de una resistencia al cálculo intenso durante días.

Sin embargo, se supone que toda empresa mediana o grande

y cualquier centro de investigación posee al menos una de estas

máquinas y por esta razón su coste es 0 €.

Los scripts están programados en Perl y se ejecutan sobre cualquier Sistema Operativo que lo soporte. En nuestro caso se

ha usado LINUX, que al ser un Sistema Operativo gratuito de libre

distribución, no implica ningún coste.

El resto de herramientas utilizadas para analizar datos y edita

resultados también son de libre distribución, por tanto el coste

hardware y software es 0.

8.3. Coste General del proyecto

El coste final del proyecto es el siguiente:

Concepto Coste

Recursos Humanos 14131 €

Hardware y Software 0 €

Gastos funcionales 30 €

Total 14161 €

Tabla 26 Coste general del proyecto

Los gastos funcionales son las impresiones, encuadernaciones

y otros gastos derivados de la realización del proyecto.

8.4. Ejecución de la planificación

La planificación se ha cumplido en aproximadamente 10

meses, los 5 primeros con muy pocas horas a la semana, apenas


137

lo suficiente para completar la primera fase, y los 5 siguientes a

tiempo prácticamente completo. La distribución del tiempo por cada etapa ha sido la siguiente:

Abr-Ago Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero

F E

a

b

c

d

1

e

a

b

c

d

2

e

a

b

c

d

e

f

3

g

a

b

c

d

e

4

f

a

b

c 5

d

Tabla 27 Ejecución de la planificación


138

La primera fila de la tabla indica las horas dedicadas cada

semana de cada mes, con la siguiente correspondencia de colores:

Horas a la semana Color 10 horas 20 horas 30 horas 40 horas 50 horas

Tabla 28 Leyenda dedicación semanal

Capítulo

GLOSARIO

GLOSARIO

141

A continuación se indica el significado de muchas siglas que

han aparecido en esta memoria. Además también hay algunas definiciones breves de conceptos básicos.

ACK ACKnowledge, mensaje de confirmación.

APNIC Asia Pacific Network Information Center

ARIN American Registry for Internet Number

AS Autonomous System

AT&T Corporación de servicios de comunicación BGP Border Gateway Protocol

Backbone Línea principal de alta calidad de una red

por donde se transmiten datos.

Bridge Conmutador de paquetes a nivel enlace de

2 puertos.

Broadcast Envío de datos a todos los hosts de una red.

CAIDA Cooperative Association for Internet Data

Analysis CatNIX Catalunya Neutral Inernet eXchange

CESCA Centre de Supercomputació de Catalunya

CIDR Classless Inter-Domain Routing

Cisco Empresa fabricante de dispositivos de

routing.

Core Grupo de sistemas autónomos que forman

la zona más interna de Internet.

Customers Grupo de sistemas autónomos que forma la

zona más externa de Internet.

Default Gateway Puerto por defecto

DV Distance Vector

Enlace entre AS Relación de interconexión entre dos AS

EGP External Gateway Protocol

ESPANIX España Neutral Internet eXchange

FTP File Transfer Protocol

Host Máquina de un usuario final de la red (que

no sea un dispositivo intermedio).

Hop Salto, paso por un nodo en un camino.

IANA Internet Assigned Numbers Authority

ICMP Internet Control Message Protocol


142

IGP Internet Gateway Protocol

InterNIC Internet Network Information Center IP Internet Protocol

IPv6 Internet Protocol version 6

IRR Internet Routing Registry

ISP Internet Service Provider

LACNIC Latin American and Caribbean Region

Internet Addresses Registry

LAN Local Area Network Linx London INternet eXchange

LIR Local Internet Registry

LS Link State

LSP Link State Protocol

MAC Media Access Control

MTU Maximum Transmission Unit

OSI Open System Interconnection

OSPF Open Shortest Path First P2P Peer to Peer

Perl Lenguaje de programación interpretado muy

útil para tratamiento de strings y ficheros.

Prefijo (de red) Representación numérica de una red.

Regional ISP Grupo de sistemas autónomos que forma la

zona intermedia de Internet. RFC Request For Comments

RIB Routing Information Base

RIP Routing Information Protocol

RIPE Réseaux IP Européens

Router Dispositivo conmutador de paquetes que

opera a nivel red. Interconecta varias redes.

RR Routing Registry

Subnetting División de una red en varias ampliando el

identificador de red de la dirección.

Switch Conmutador de paquetes a nivel enlace de

N puertos.

Timeout Temporizador en espera de respuesta.

TCP Transmission Control Protocol

WAN Wide Area Network

Capítulo

REFERENCIAS

REFERENCIAS

145

[1] Laskshminarayanan Subramanian, Sharad Agarwal, Jennifer Rexford, Randy H. Katz. Characterizing the Internet Hierarchy from multiple Vantage Points.

[2] Damien Magoni, Jeaj Jacques Pansiot. Analysis of the Autonomous System Network Topology. [3] H. Chang, R.Govindam, S.Jamin, S.Shenker and W. Willinger,

On inferring AS-level connectivity from BGP routing tables

[4] Danica Vukadinovic, Polly Huang, Thomas Erlebach A Spectral Analysys of the Internet Topology [5] Andre Broido, Evi Nemeth, Kc Claffy Internet Expansion, Refinement and Churn [6] José Mª Barceló. BGP-4: Border Gateway Protocol, apuntes

del protocolo BGP4

[7] Alexei Vazquez, Romualdo Pastor-Satorras, Alessandro

Vespignani. Internet topology at the router and autonomous system level [8] John W. Stewart. BP4: Inter-Domain Routing in the Internet. (1998) Addison-Wesley

[9] Lixin Gao On inferring Autonomous System relationships in the Internet. [10] Baker, F (1995) Requirements for IP Version 4 Routers, RFC

1812

[11] Traina, P (1995) Experience with the BGP-4 protocol, RFC

1773

[12] Rekhter, Y; Gross, P; (1995) Application of the BGP in the Internet, RFC 1772

[13] Hubbard, K; Kosters, M; Conrad, D; Karrenberg, D; Postel, J;

(1996) Internet Registry IP Allocation Guide, RFC 2050

[14] Hawkinson, J; Bates, T (1996) Guidelines for creation, selection, and registration of an Autonomous System (AS), RFC

1930

[15] Bates, T; Gerigh, E; Joncheray, L and others. Representation of IP routing policies

[16] R. Govidan and A. Reddy. An analysis of internet inter-domain topology and route stabiliy


146

[17] University of Oregon RouteViews project,

http://www.routeviews.org [18] CAIDA Website, http://www.caida.org

[19] IETF Website, http://www.ietf.org

[20] CISCO Internet Protocol Journal, http://www.cisco.com/ipj

[21] ARIN, http://www.arin.net

[22] RIPE, http://www.ripe.net

[23] APNIC, http://www.apnic.net

[24] LACNIC, http://www.lacnic.net

Capítulo

ANEXOS

ANEXOS

149

11.1. Participantes en el proyecto RouteViews

Estos son los sistemas autónomos participantes en el proyecto

RouteViews de la Universidad de Oregon.

Nombre AS Localización Número AS Abilene Indiana 11537 Accretive PAO 11608 Accretive SEA 11608 AOL NoVa 1668 APAN/tppr-tokyo ORD 7660 Army Research Laboratory 13 ATT/Canada CA 7018 ATT/Canada east 15290 ATT/Canada west 15290 Blackrose.org Ann Arbor 234 Broadwing ADDS 6395 Broadwing MaeEast 6395 Broadwing MaeWest 6395 C&W San Jose 3561 CA*net3 6509 Carrier1 AMS 8918 COMindico AU 9942 Digex VA 2548 ELI MAE-EAST 5650 ELI MAE-WEST 5650 Epoch PAO 4565 Esnet GA 293 France Telecom Backbone NYC 5511 Global Crossing SEA 3549 GLOBIX LINX 4513 GLOBIX New York 4513 GLOBIX ORD 4513 GLOBIX PAO 4513 GT Group Telecom Service ORD 6539 Hurricane Electric DCA 6539 Hurricane Electric PAO 6539 IIJ Japan 2497 IP-PLUS ZRH 3303 Jippii ESPANIX 8782 KPNE AMSIX 286


150

Level3 DEN 3356LINX London 5459LINX London 5459M-Root Japan 7500MFN PAO 6461MFS/MAE-Lab SJC 6066MSN PAO 8075NCSA MDW 1224Net Access NYC 8001Nether.net Ann Arbor 267netINS DSM 5056Netrail ORD 4006Port80 STO 16150RCN DCA 6079RCN PAO 6079RIPE NCC Amsterdam 3333RUSnet MOW 3277Sprint Stockton 1239Sprint/Canada YYZ 2493STARTAP 10764TDC NYC 3292TDS Telecom MSN 4181TDS Telecom MSN 4181Telefonica NewYork/GRTNYCCC2 12956Teleglobe PAIX 6453Telia NYC 1299Telstra Sydney 1221Telus Calgary 852Telus Toronto 852The University of Waikato AKL 681Tiscali PAR 3257TouchAmerica PDX 19092UONet Oregon 3582UUNet Africa 2905Verio CA 2914Verio VA 2914WCICable Hillsboro OR 14608Williams PAO 7911Williams SFO 7911XO SJC 2828

Tabla 29 Participantes en el proyecto RouteViews

ANEXOS

151

11.2. Números de AS sin datos

Durante la construcción de la base de datos de AS, ha habido

un grupo de AS de los cuales no se ha podido encontrar

información alguna y sólo sabemos de ellos su número.

1451 1531 12854 26233 29615 30447 30527 1452 1533 12879 27720 29616 30455 30528 1453 1547 12988 27727 29618 30456 30530 1454 1551 13083 28111 29620 30457 30533 1455 1552 13107 28471 29621 30458 30534 1456 1556 13134 28472 29622 30459 30535 1458 1559 13228 29558 29623 30461 30540 1459 1562 15422 29560 29625 30462 30541 1460 1563 15464 29562 29626 30464 30544 1462 1564 15580 29563 29632 30465 30545 1463 1565 15590 29564 29636 30467 30546 1464 1569 15592 29565 29637 30471 30547 1466 1580 15674 29566 29638 30473 30548 1467 1583 15755 29567 29639 30475 30549 1468 1589 15832 29570 29640 30477 30551 1471 1590 16107 29572 29642 30479 30555 1472 1591 16234 29574 29643 30480 30563 1474 1597 16252 29580 29649 30482 30566 1475 1598 16327 29582 29650 30483 30571 1476 1600 20551 29583 29656 30486 30589 1477 1602 20813 29586 29660 30487 30596 1480 1637 21203 29587 29661 30489 30600 1482 1649 21304 29590 29663 30491 30601 1483 1708 21307 29591 29665 30492 30607 1484 1712 23743 29592 29668 30493 30615 1488 1715 23908 29593 29669 30495 30623 1489 1716 23909 29597 29670 30496 30630 1491 1720 23910 29598 29671 30497 30632 1494 1721 23911 29602 29675 30498 30724 1495 2047 23912 29603 29676 30500 30726 1498 12426 23916 29604 29680 30501 30732 1499 12544 23917 29605 29681 30511 30733 1503 12584 23918 29606 29683 30518 30745 1505 12601 23919 29607 29686 30519 64444 1507 12696 23920 29608 29691 30520 64512 1519 12733 23957 29609 30444 30521 64513 1521 12749 24650 29611 30445 30522 1527 12751 25329 29612 30446 30525


152

11.3. Evolución detallada del TOP20

A continuación se muestran los datos completos de la sección

6.2. Los TOP18 AS más importantes (con grado más alto) de toda

Internet para las 20 tablas.

Las columnas de las tablas corresponden a la posición, la

variación respecto a la tabla anterior (si está en la misma posición, ha bajado, ha subido o ha aparecido nuevo), la posición

en la tabla anterior, el nombre del AS y su país.

Los países están con acrónimos y su correspondencia es la

siguiente: US=Estados Unidos, CA=Canadá, JP=Japón,

SE=Suecia, FI=Finlandia, DE=Alemania, UK=Reino Unido,

KR=Corea del Sur, NL=Holanda, FR=Francia y CH=Suiza.

Nota: Se han puesto sólo 18 AS por tabla por cuestiones de

formato. En el CD adjunto a esta memoria hay los TOP100 de

cada tabla y muchos más detalles.

Marzo 1999 1 UUNET Technologies US

2 Cable & Wireless USA US

3 Sprint US

4 Allegiance Telecom Companies Worldwide US

5 BBNPLANET US

6 AT&T WorldNet Services US

7 Veri US

8 CERFnet US

9 Energy Sciences Network (ESnet) US

10 Teleglobe Inc CA

11 SAVVIS Communications Corporation US

12 UUNET EUROPE US

13 Japan Network Information Center JP

14 Ebone Consortium SE

15 DoD Network Information Center US

16 WINSTAR US

17 European Unix Network NL

18 Apex Global Information Service US

ANEXOS

153

Junio 1999

1 = (1) UUNET Technologies US

2 = (2) Cable & Wireless USA US

3 = (3) Sprint US

4 ↑ (5) BBNPLANET US

5 ↑ (6) AT&T WorldNet Services US

6 ↓ (4) Allegiance Telecom Companies Worldwide US

7 = (7) Veri US

8 ↑ (10) Teleglobe Inc CA

9 = (9) Energy Sciences Network (ESnet) US

10 ↑ XO Communications US

11 = (11) SAVVIS Communications Corporation US

12 ↓ (8) CERFnet US

13 ↓ (12) UUNET EUROPE US

14 ↓ (13) Japan Network Information Center JP

15 ↓ (14) Ebone Consortium SE

16 ↓ (15) DoD Network Information Center US

17 ↓ (16) WINSTAR US

18 ↑ Global Crossing US

Septiembre 1999 1 = (1) UUNET Technologies US


3 = (3) Sprint US

4 = (4) BBNPLANET US

5 = (5) AT&T WorldNet Services US

6 = (6) Allegiance Telecom Companies Worldwide US

7 = (7) Veri US

8 = (8) Teleglobe Inc CA

9 ↓ (11) SAVVIS Communications Corporation US

10 ↑ (20) Qwest US

11 ↓ (9) Energy Sciences Network (ESnet) US

12 ↓ (10) XO Communications US


14 ↓ (13) UUNET EUROPE JP

15 ↓ (14) Japan Network Information Center US

16 ↓ (18) Global Crossing US

17 = (17) WINSTAR US

18 ↓ (16) DoD Network Information Center US


154

Diciembre 1999


2 ↑ (3) Sprint US

3 ↓ (2) Cable & Wireless USA US


5 ↓ (4) BBNPLANET US

6 ↑ (7) Veri US


8 ↑ (10) Qwest US

9 ↓ (8) Teleglobe Inc CA



12 ↑ (13) CERFnet US


14 ↑ (16) Global Crossing US


16 ↑ Cable and Wireless UK UK

17 ↑ (20) Abovenet Communication US

18 ↓ (15) Japan Network Information Center JP

Marzo 2000


2 = (2) Sprint US




6 ↑ (8) Qwest US

7 = (7) Allegiance Telecom Companies Worldwide US

8 ↓ (6) Veri US






14 ↑ Tiscali Entreprises Autonomous System FR

15 ↑ (16) Cable and Wireless UK UK


17 ↑ Level 3 Communication US


ANEXOS

155

Junio 2000


2 = (2) Sprint US




6 = (6) Qwest US

7 ↑ (8) Veri US



10 ↑ (11) SAVVIS Communications Corporation US


12 ↓ (9) Abovenet Communication US

13 ↑ (17) Level 3 Communication US

14 = (14) Tiscali Entreprises Autonomous System FR

15 ↑ (16) UUNET EUROPE US


17 ↓ (15) Cable and Wireless UK UK

18 ↑ (19) Energy Sciences Network (ESnet) US

Septiembre 2000


2 = (2) Sprint US




6 = (6) Qwest US


8 ↓ (7) Veri US







15 ↑ Level 3 Communications UK

16 = (16) CERFnet US

17 ↑ (19) XO Communications UK



156

Diciembre 2000


2 = (2) Sprint US




6 = (6) Qwest US



9 ↓ (8) Veri US

10 ↓ (9) Allegiance Telecom CompaniesWorldwide US




14 = (14) UUNET EUROPE US

15 = (15) Level 3 Communications UK

16 ↑ (17) XO Communications US

17 ↑ PSINet Inc. US


Marzo 2001


2 = (2) Sprint US




6 = (6) Qwest US

7 = (7) Global Crossing US

8 ↑ (9) Veri US

9 ↑ (10) Allegiance Telecom Companies Worldwide US






15 ↑ Carrier1 Autonomous System EU

16 ↑ (15) Level 3 Communications UK

17 = (17) PSINet Inc. US

18 ↑ Cable & Wireless US US

ANEXOS

157

Junio 2001


2 = (2) Sprint US



5 ↑ (6) Qwest US



8 ↑ Globix Corporation US

9 ↓ (8) Veri US



12 ↓ (10) Level 3 Communication US

13 ↑ Tiscali Intl Network DE


15 = (15) Carrier1 Autonomous System EU



18 ↓ (16) Level 3 Communications UK

19 ↓ (17) PSINet Inc. US

20 ↑ Korea Internet Exchange for "96 World KR

Septiembre 2001


2 = (2) Sprint US



5 = (5) Qwest US


7 = (7) Abovenet Communication US

8 = (8) Globix Corporation US


10 ↓ (9) Veri US


12 = (12) Level 3 Communication US

13 = (13) Tiscali Intl Network DE


15 = (15) Carrier1 Autonomous System EU





158

Diciembre 2001 1 = (1) UUNET Technologies US

2 = (2) Sprint US



5 = (5) Qwest US





10 = (10) Veri US


12 ↑ (13) Tiscali Intl Network DE


14 ↑ (15) Carrier1 Autonomous System EU



17 ↑ (19) BCE Teleglobe Canada Inc. EU

18 ↑ Korea Internet Exchange for "96 World KR

Marzo 2002


2 = (2) Sprint US



5 = (5) Qwest US





10 ↑ Globix Corporation US

11 ↓ (10) Veri US




15 = (15) Level 3 Communications UK

16 ↓ (14) Carrier1 Autonomous System EU


18 ↓ (17) BCE Teleglobe Canada Inc. EU

ANEXOS

159

Junio 2002


2 = (2) Sprint US


4 ↑ (5) Qwest US






10 ↑ (11) Veri US

11 ↓ (10) Globix Corporation US


13 = (13) Level 3 Communication US

14 ↑ European Unix Network NL


16 ↓ (15) Level 3 Communications UK

17 ↑ (18) BCE Teleglobe Canada Inc. EU


Septiembre 2002


2 = (2) Sprint US


4 = (4) Qwest US






10 = (10) Veri US


12 ↓ (11) Globix Corporation US

13 ↓ (12) Tiscali Intl Network DE


15 ↑ Allegiance Telecom Companies Worldwide US

16 ↑ (19) Time Warner Communication US

17 ↑ Telia Corporate Network SE

18 ↑ (20) Japan Network Information Center JP


160

Diciembre 2002


2 = (2) Sprint US


4 = (4) Qwest US





9 ↑ (10) Veri US







16 ↑ (17) Telia Corporate Network SE

17 ↑ (18) Japan Network Information Center JP

18 ↑ (19) Broadwing Communications Service US

Marzo 2003


2 = (2) Sprint US


4 = (4) Qwest US






10 ↓ (9) Veri US





15 ↓ (14) SAVVIS Communications orporation US

16 ↑ Korea Internet Echange for "96 World KR

17 ↑ DACOM Corporation KR

18 ↑ Cogent Communications US

ANEXOS

161

Junio 2003


2 = (2) Sprint US


4 ↑ (5) Cable & Wireless USA US

5 ↑ (6) BBNPLANET US

6 ↓ (4) Qwest US




10 = (10) Veri US



13 = (13) Time Warner Communication US


15 ↑ (18) Cogent Communications US

16 ↑ COLT Telecommunications UK


18 ↓ (16) Korea Internet Exchange for "96 World KR

Septiembre 2003


2 = (2) Sprint US



5 ↑ (6) Qwest US



8 ↓ (10) Veri US



11 ↑ (12) Globix Corporation US


13 ↑ (15) Cogent Communications US

14 ↑ (16) COLT Telecommunications UK

15 ↑ (20) SBC Internet Services US





162

Diciembre 2003


2 = (2) Sprint US


4 ↑ (5) Qwest US




8 = (8) Veri US




12 ↓ (14) COLT Telecommunications UK

13 ↑ (15) SBC Internet Services – Southwest US

14 ↓ (12) Time Warner Communication US

15 ↑ Swisscom Enterprise Solutions Ltd CH

16 ↓ (13) Cogent Communications US

17 ↑ Song Networks FI

18 ↑ (19) DACOM Corporation KR

11.4. Contenido del CD

En el CD adjunto a esta memoria se han incluido tres tipos de

materiales:

• Los scripts utilizados en todo el estudio. Están ordenados por

el tipo de tarea que desarrollan listos para ser usados.

• Las 20 tablas BGP utilizadas como fuente de datos para el

estudio. Están comprimidas ya que su tamaño es muy grande

y no cabrían todas en 1 solo CD (de hecho, sólo cabría una).

• Los archivos de resultados completos. De todos los estudios

en esta memoria sólo aparecen una parte de ellos en las tablas y en las gráficas. En el CD se encuentra todo lo que se

ha obtenido.

Para cada uno de estos apartados hay ficheros de ayuda en el

propio CD especificando que es o para que sirve cada archivo o

directorio.

Capítulo

ÍNDICE DE

FIGURAS

ÍNDICE DE FIGURAS

165

Figura 1 Representación de un AS.............................................. 20 Figura 2 Interconexión entre 2 AS ............................................... 21 Figura 3 Formato de las tablas BGP............................................ 23 Figura 4 Esquema del proceso de análisis de una tabla............. 24 Figura 5 Esquema de proceso de N tablas.................................. 25 Figura 6 Arquitectura de interconexión de redes......................... 29 Figura 7 Estructura de capas del Modelo OSI............................. 32 Figura 8 Correspondencia entre el Modelo OSI y TCP/IP........... 33 Figura 9 Estructura de una dirección IP....................................... 34 Figura 11 Tabla de encaminamiento IP....................................... 39 Figura 12 Protocolos de encaminamiento exteriores e interiores42 Figura 13 Redes y AS interconectados por BGP ........................ 50 Figura 14 Tipos de relaciones entre AS....................................... 52 Figura 15 Backbone de la red académica catalana .................... 54

Figura 16 Representación de las zonas de Internet.................... 56

Figura 17 Representación de las zonas de Internet.................... 71


166

Capítulo

ÍNDICE DE

TABLAS

ÍNDICE DE TABLAS

169

Tabla 1 IRRs de Internet .............................................................. 51 Tabla 2 Evolución del número de AS, enlaces y prefijos ............ 82 Tabla 3 Evolución del diámetro, grado máximo y grado medio .. 86 Tabla 4 TOP20 AS en Marzo de 1999......................................... 90 Tabla 5 TOP20 AS en Diciembre de 2003................................... 91 Tabla 6 Evolución del TOP20 AS ................................................ 93 Tabla 7 Clasificación por IRRs en Marzo de 1999 ...................... 94 Tabla 8 Clasificación por IRR en Diciembre de 2003.................. 94 Tabla 9 Evolución del porcentaje por número de AS de los IRRs

............................................................................................... 96 Tabla 10 Evolución del porcentaje por grado acumulado de los

IRRs ...................................................................................... 97 Tabla 11 Clasificación por porcentaje por número de AS de los

países .................................................................................... 99 Tabla 12 Clasificación por porcentaje por grado acumulado de los

países .................................................................................... 99 Tabla 13 Evolución del porcentaje por número de AS por países

............................................................................................. 100 Tabla 14 Evolución del porcentaje por grado acumulado por

países .................................................................................. 102 Tabla 15 Evolución de número de AS y grado acumulado de

España, Francia, Italia y Portugal....................................... 104 Tabla 16 Evolución del número de AS en las zonas de Internet107 Tabla 17 Evolución del número de enlaces de las zonas de

Internet ................................................................................ 109 Tabla 18 Evolución del grado medio de las zonas de Internet.. 111 Tabla 19 Número de relaciones entre AS de las zonas de Internet

............................................................................................. 113 Tabla 20 Evolución del coeficiente de clustering del Core........ 114 Tabla 21 Evolución de los tipos de relaciones de AS en el Core

............................................................................................. 116 Tabla 22 Clasificación del TOP20 AS del Core de Marzo de 1999

............................................................................................. 118 Tabla 23 Clasificación del TOP20 AS del Core de Diciembre de

2003 .................................................................................... 118 Tabla 24 Perfiles y precios por hora .......................................... 134 Tabla 25 Planificación de horas y costes por perfil ................... 135


170

Tabla 26 Coste general del proyecto..........................................136 Tabla 27 Ejecución de la planificación .......................................137 Tabla 28 Leyenda dedicación semanal ......................................138 Tabla 29 Participantes en el proyecto RouteViews....................150

Capítulo

ÍNDICE DE

GRÁFICAS

ÍNDICE DE GRÁFICAS

173

Gráfica 1 Evolución del número de AS........................................ 83 Gráfica 2 Evolución del número de enlaces ................................ 84 Gráfica 3 Evolución del número de prefijos ................................. 85 Gráfica 4 Evolución del diámetro del grafo de AS....................... 86 Gráfica 5 Evolución del grado máximo ........................................ 87 Gráfica 6 Evolución del grado medio ........................................... 88 Gráfica 7 Evolución del coeficiente de clustering del grafo de AS

............................................................................................... 89 Gráfica 8 Evolución del coeficiente de clustering del grafo de AS

............................................................................................... 89 Gráfica 9 Evolución del porcentaje de AS de los IRRs ............... 96 Gráfica 10 Evolución del porcentaje por grado acumulado de los

IRRs ...................................................................................... 98 Gráfica 11 Evolución de la clasificación por porcentaje de número

de AS de los países ............................................................ 101 Gráfica 12 Evolución de la clasificación por porcentaje de grado

acumulado de los países .................................................... 103 Gráfica 13 Evolución del número de AS de España, Francia, Italia

y Portugal ............................................................................ 105 Gráfica 14 Evolución del grado acumulado de España, Francia,

Italia y Portugal ................................................................... 105 Gráfica 15 Evolución del número de AS de las zonas de Internet

............................................................................................. 107 Gráfica 16 Evolución del porcentaje de número de AS por zonas

de Internet ........................................................................... 108 Gráfica 17 Evolución del número de enlaces de las zonas de

Internet ................................................................................ 109 Gráfica 18 Evolución del porcentaje de número de enlaces de las

zonas de Internet ................................................................ 110 Gráfica 19 Evolución del grado medio de las zonas de Internet112 Gráfica 20 Evolución del coeficiente de clustering del Core ..... 115 Gráfica 21 Evolución de los tipos de relaciones de AS en el Core

............................................................................................. 116


174

Capítulo

ÍNDICE DE

ALGORITMOS

ÍNDICE DE ALGORITMOS

177

Algoritmo 1 Construcción de la matriz de adyacencias del grafo de

AS.......................................................................................... 64 Algoritmo 2 Eliminar los caminos hinchados de la tabla BGP..... 65 Algoritmo 3 Cálculo del grado de una tabla BGP ........................ 65 Algoritmo 4 Paso 1 de inferencia de las relaciones entre AS ..... 67 Algoritmo 5 Paso 2 de inferencia de las relaciones entre AS ..... 68 Algoritmo 6 Cálculo de las relaciones PEER............................... 69 Algoritmo 7 Cálculo del coeficiente de clustering ........................ 70 Algoritmo 8 Calcular los grados de salida del grafo .................... 72 Algoritmo 9 Separación de los Customers .................................. 73 Algoritmo 10 Separación de los Regional ISP del Core.............. 74 Algoritmo 11 Cálculo del número de AS y grado acumulado de un

país...................................................................................... 101 Algoritmo 12 Cálculo del número de AS y grado acumulado de los

IRRs .................................................................................... 103 Algoritmo 13 Cálculo del TOP 20 AS......................................... 105

títol: estudio de la evolución de la topología de internet ... · diámetro, etc. de toda...

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